WO2021013848A1 - Continuous hydroformylation process with catalyst substitution - Google Patents

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WO2021013848A1
WO2021013848A1 PCT/EP2020/070581 EP2020070581W WO2021013848A1 WO 2021013848 A1 WO2021013848 A1 WO 2021013848A1 EP 2020070581 W EP2020070581 W EP 2020070581W WO 2021013848 A1 WO2021013848 A1 WO 2021013848A1
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WO
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reaction zone
catalyst
equal
process step
transition metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/070581
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German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander HENSEL
Ruben Fernandez Diaz
Wolfgang Greb
Jörg Botterhuis
Gregor MEIER
Original Assignee
Oq Chemicals Gmbh
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/49Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide
    • C07C45/50Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide by oxo-reactions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464Rhodium

Definitions

  • the present invention relates to a continuous two-phase
  • Catalyst solution from the reaction system the partial steps of catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration being able to take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession;
  • Organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible for the components to be added simultaneously or one after the other in any order;
  • Hydroformylation processes have long been known in a wide variety of processes. What they all have in common is that olefins are converted to aldehydes in the presence of hydroformylation catalysts with hydrogen and carbon monoxide, the latter usually fed to the reaction as synthesis gas. So l for example the hydroformylation of propylene a mixture of straight-chain n- and branched i-butyraldehyde, of which the n-isomer is usually the economically desired product.
  • hydroformylations resulted in two different reaction procedures. Both differ in the way in which the crude product is separated from the catalyst and are referred to as liquid / liquid or vapor processes.
  • Components such as the catalyst, by phase separation into a liquid organic and an aqueous phase. Both phases can be withdrawn independently of one another, the crude product, optionally with by-products, being present in the organic phase and the catalyst in the aqueous phase.
  • the advantage of this work-up is that, due to the two-phase configuration, the separation operation can be carried out for a wide range of different product aldehydes, regardless of further properties, such as, for example, the volatility of the product and possibly further by-products. Furthermore, this work-up can be carried out without great thermal stress.
  • the crude product is separated off in the gas phase.
  • the steam process can take place in two different forms.
  • the lower aldehydes with a correspondingly low boiling point obtained from easily vaporizable olefins are usually first condensed and removed as a liquid from the remaining, gaseous components, for example unreacted olefin and synthesis gas, separated and then subjected to a thermal separation. Unreacted starting materials are returned in gaseous form to the original or to further post-reactors.
  • Reaction conditions thus result in a wide range of process-related combination possibilities which require different process parameters and catalyst systems.
  • the catalyst used ages over time under the reaction conditions or as a result of the work-up operations.
  • the yields decrease and / or the achievable isomer ratio shifts unfavorably.
  • the consequences of aging can be partially compensated for by adjusting the reaction conditions, for example by increasing the temperature in the reaction zone, but ultimately the reaction must be terminated and the used catalyst worked up within regular intervals in order to maintain an economic reaction.
  • EP 2 417 093 B1 discloses a process in which the exhaust gas that is obtained in the hydroformylation of unsaturated compounds in the presence of an aqueous catalyst solution containing water-soluble rhodium complex compounds (first reaction stage) is fed to a homogeneous reaction system in which the
  • the reaction stage is first degassed and then passed through two expansion stages with exhaust gas formation.
  • the resulting liquid phase is distilled, the rhodium-containing residue obtained being partly discharged and partly into the second Reaction stage with the addition of fresh rhodium and fresh organic phosphorus (III) compounds is returned.
  • this step reveals that the activity obtained after the addition of fresh rhodium is lower and this is probably due to catalytically inactive metal.
  • EP 2 836 474 B1 discloses a process for continuous hydroformylation in which an olefin starting material, which is at least one olefin with 3 to 20
  • the amount of transition metal source is determined which is necessary to compensate for the catalyst loss
  • the rhodium complex compound as a catalyst, the rhodium complex compound, prior to the onset of the hydroformylation reaction, from the rhodium salt of a carboxylic acid having 2 to 18 carbon atoms dissolved in an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon by reaction with carbon monoxide and hydrogen at pressures of 0.1 to 1.8 MPa and Temperatures of 50 to 100 ° C is preformed, the preforming being carried out in the presence of that aqueous solution of a water-soluble triarylphosphine or this aqueous solution being added to the previously prepared rhodium complex compound after the preforming.
  • Hydroformylation further partial amounts of catalyst, either a worked-up previously removed from the reaction zone, a fresh one or a combination of both
  • Catalyst types can be added. For a two-phase process
  • Hydroformylation such as, for example, according to the Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc process, however, has hitherto not been a suitable procedure for removing and adding a partial amount of catalyst. There is thus great interest in continuous, large-scale process management for hydroformylations which are capable of delivering consistently high selectivities and high product yields over long periods of time.
  • a method according to claim 1 is therefore proposed to solve this problem.
  • the object is achieved by a continuous two-phase
  • Catalyst solution from the reaction system the partial steps of catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration being able to take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession;
  • Organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible for the components to be added simultaneously or one after the other in any order;
  • Reaction conditions of the reaction zone usually involve an exchange of the ligands in the ligand sphere.
  • the coordination of the potential ligands at the metal center determines the catalytic activity and in particular the induced regioselectivity and thus ultimately the obtainable isomer ratio in the crude product.
  • the formation of the complexes is influenced not only by the ligands used to build up the desired catalyst, ie hydrogen, carbon monoxide, olefin and organophosphorus ligand, but also by other degradation and by-products present in the reaction zone, which become undesirable due to their incorporation into the ligand sphere of the metal complexes
  • Organophosphorus ligands supplied which in the context of an equilibrium reaction displace the catalyst poisons present in the metal complexes, such as ligand degradation products, and are intended to convert the catalyst back into a more active form.
  • the latter maintenance measures require high amounts of ligand and ultimately cannot prevent the continuous reaction from being terminated and the entire catalyst being exchanged, since the decomposition of the ligands present continuously increases the concentration of the catalyst poisons. Also through
  • Catalysts recycled to the reaction zone seem, despite the additional addition of fresh catalyst metal, probably based on a different chemical environment and / or due to the different volume flows, not suitable for the formation of similarly efficient catalyst complexes.
  • the method according to the invention relates to a continuous two-phase
  • Hydroformylation process In the method according to the invention are the active Catalyst metal in an aqueous and the organic aldehydes formed, together with any organic by-products formed, in an organic phase formed from them.
  • the olefins are converted in a two-phase system comprising an organic and an aqueous phase.
  • the active metal complex is in turn homogeneously dissolved in the aqueous phase.
  • the process is a continuous process since, in order to carry out the actual reaction, the starting materials are continuously fed into the reaction zone and the products formed are continuously removed therefrom.
  • aldehydes are prepared from olefins.
  • Both the straight-chain n- and the branched i-aldehyde are obtained from the hydroformylation.
  • the olefins which can be used can be linear or branched and have a terminal or internal double bond. Examples of such olefins are: ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 2-methyl-1-butene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 4,4-dimethyl-1- nones, 1-dodecene.
  • Linear olefins with 2 to 8 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene and 1-octene or mixtures of at least two possible double bond isomers thereof can preferably be used.
  • the total pressure of hydrogen and carbon monoxide can be 1-200 bar (100-2 * 10 4 kPa), preferably 10 to 100 bar (1 * 10 3 to 1 * 10 4 kPa).
  • the composition of the synthesis gas ie the ratio of
  • Carbon monoxide to hydrogen can be varied within wide limits.
  • synthesis gas is used in which the volume ratio of carbon monoxide is added
  • Hydrogen is 1: 1 or deviates only slightly from this value.
  • a transition metal catalyst is used for the reaction, the reaction
  • Transition metal catalyst is in the form of a water-soluble catalyst complex. Transition metals that can be used are, for example, the transition metals of the 8th-10th grade.
  • Subgroups such as cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium, osmium and platinum.
  • Cobalt or rhodium can preferably be used, particularly preferably rhodium.
  • the conversion and catalysis takes place in the aqueous phase and requires the metal complexes to be water-soluble. It is usually assumed that the catalyst in the aqueous phase is coordinated both with the starting materials as ligands and with the water-soluble organophosphorus ligands, the latter in particular contributing to the water solubility of the complex.
  • the ligand sphere can change, for example through the uptake of hydrogen, olefin or carbon monoxide, so that it is assumed that catalyst complexes with mixed and different ligand spheres can be present, which complexes are ultimately still water-soluble.
  • the method according to the invention can comprise the claimed steps one or more times.
  • the process can preferably be carried out more frequently in order to extend the catalyst service life and thus the overall process time.
  • the method can be carried out, for example, 1-100 times, preferably 1-50 times, furthermore preferably 1-10 times.
  • the invention does not provide for the process to be carried out continuously, i.e. continuously in the context of a hydroformylation. This means that carrying out a pure cycle process with continuous separation and / or processing of the catalyst is not to be included in the process of the invention.
  • hydroformylation takes place by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen over a water-soluble transition metal catalyst having water-soluble organophosphorus ligands in the reaction zone.
  • the starting olefins are catalytically converted into the desired aldehydes.
  • the reaction usually takes place in a reactor into which the starting materials are fed in in gaseous form.
  • the catalyst is located inside the reactor liquid, aqueous phase, through which the gaseous starting materials flow and are saturated. According to the invention, this location in the reactor forms the reaction zone.
  • Triphenylphosphines follow the general formula (I),
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 are each independently a phenyl or naphthyl group, Y 1 ,
  • Y 2 , Y 3 each independently represent a straight-chain or branched alkyl group with 1 to 8 carbon atoms, a straight-chain or branched alkoxy group with 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an OH, CN, NO2 or NR 1 R 2 group in which R 1 and R 2 each represent a straight-chain or branched alkyl group with 1 to 8 carbon atoms, X 1 , X 2 , X 3 independently of one another represent a carboxylate (COO--) and / or a sulfonate - (- S0 3 ) radical, mi, rri2, rrb are identical or different numbers from 0 to 3, where at least one number mi, rri2, rri3 is equal to or greater than 1, and, n2, n3 are the same or are different integers from 0 to 5.
  • X 1 , X 2 , X 3 is neutralized by counter ions, for example alkali metal ions, alkaline earth metal or zinc ions, ammonium or quaternary ammonium ions.
  • counter ions for example alkali metal ions, alkaline earth metal or zinc ions, ammonium or quaternary ammonium ions.
  • TPTS triphenylphosphine trisodium trisulfonate
  • PPTS tri-phenylphosphine tri (tetraalkylammonium) trisulfonate
  • triphenylphosphine tri-sodium tricarboxylate triphenylphosphine tri-sodium tricarboxylate.
  • Arylphosphines can be used as pure compounds. But it can also Mixtures of phosphines are used, which carry different numbers of sulfonate or carboxylate groups.
  • Triphenylphosphine tri-sodium trisulfonate according to the formula (II) can be used particularly preferably as the water-soluble organophosphorus complex ligand:
  • Sulfonated diphosphines of the general formulas (III) and (IV) are also suitable as water-soluble diphosphines
  • each n4 and ns independently of one another stands for 0 or 1, it being possible for the compound of the formula (III) to contain up to six -SChM groups.
  • each hb, m, ns and ng independently of one another stands for 0 or 1, the compound of the formula (IV) containing four to eight -SChM groups.
  • M stands for ammonium, a monovalent metal or the equivalent of a polyvalent metal, in particular for sodium, potassium, calcium or barium.
  • process step b) the concentration of the olefins in the reaction zone is reduced by reducing the olefin feed to the reaction zone and at least part of the catalyst solution is removed from the reaction system, the partial steps of
  • Catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration can take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession.
  • the concentration of the olefins can be achieved, for example, by stopping the feed and allowing the compounds still in the reactor to react.
  • the molar concentration of the olefins in this step is expediently brought to 10%, preferably 5%, preferably less than 1%, based on the olefin concentration prevailing in process step a).
  • a partial amount of catalyst solution comprises a significant proportion of catalyst solution, which is greater than that part which is removed from the reaction zone, for example in the context of continuous circulation processes.
  • the partial amount can have a volume of more than 5%, preferably more than 10%, preferably more than 15% and furthermore preferably more than 20% of the total aqueous Include catalyst solution.
  • This process step can be initiated, for example, by removing the catalyst solution. Then the
  • Olefin concentration can be reduced.
  • the catalyst solution can preferably only be drained off after the olefin concentration has been reduced.
  • the reaction system is formed from the reaction zone in the reactor and any further devices present, such as the circulating catalyst stream.
  • the catalyst does not necessarily have to be withdrawn directly from the reaction site. It is possible for the catalyst to be circulated and the catalyst to be removed at another point in the circuit. This measure inevitably also leads to a reduction in the amount of catalyst in the reaction zone.
  • a solvent, a transition metal source and water-soluble organophosphorus ligands are fed to the reaction system, and the components can be fed in simultaneously or in any order.
  • the volume of catalyst removed can therefore be partially, completely or in excess replaced by a solvent, for example water.
  • the transition metal source and then the water-soluble organophosphorus ligand can then be added to the catalyst solution in the reaction zone.
  • the latter additions can be made, for example, in the form of concentrated aqueous solutions with some of the solvent.
  • the components can be brought together in the reaction zone or else in the reaction system.
  • water-soluble organophosphorus complex ligands can be used as transition metal source.
  • Possible non-preformed, water-soluble transition metal sources are, for example, rhodium sources such as [Rh (octanoate) 2] 2, [Rh (acac) (CO) 2], [Rh (2-ethylhexanoate) 3], [Rh (2-ethylhexanoate) 2] 2, [Rh (acac) (cod)], [Rh (cod) CI] 2, [Rh (acac) 3],
  • the new catalyst solution can be preformed under synthesis gas for a certain period of time, the transition metal source being under the chemical and applied conditions physical conditions and in the presence of the corresponding water-soluble organophosphorus ligands is converted into the active catalyst.
  • the concentration of the olefins in the reaction zone is then increased by increasing the olefin feed to the reaction zone and hydroformylation by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen.
  • the olefin concentration in the reaction zone can be increased by starting the feed of the gaseous olefin.
  • the olefin concentration can expediently be increased to the value that was present in process step a).
  • metal-catalyzed aldehydes are then formed again by means of the synthesis gas.
  • process step b) in process step b) the partial step of reducing the olefin concentration before the partial withdrawal of the
  • Catalyst solution take place. It has been found to be particularly advantageous for the interruption times in the hydroformylation that the reduction in the olefin concentration takes place before the partial removal of the catalyst solution. Since in this variant a larger
  • the olefin concentration can be reduced more quickly compared to an embodiment in which part of the catalyst solution has already been removed. In this embodiment, less olefin is advantageously discharged with the partial amount of catalyst.
  • the molar olefin concentration in the reaction zone can be greater than or equal to 50% and less than or equal to 100% based on the olefin concentration in the reaction zone
  • Process step a) can be reduced.
  • the olefin content in the reaction zone is significantly reduced.
  • the substitution can particularly preferably take place entirely in the absence of olefins in the reaction zone. This can lead to particularly active and selective catalysts in the reaction zone after the substitution, which improves the economy of the entire process.
  • GC methods can be used to determine the olefin concentration still present in the reaction zone.
  • Catalyst solution can be taken out of the reaction system.
  • the partial withdrawal amounts given above have proven to be particularly suitable. Smaller amounts withdrawn can lead to insufficient restoration of the catalyst activity and higher amounts withdrawn to an excessive disruption of the equilibrium in the reaction zone.
  • the partial withdrawal volume can also preferably be> 15% and ⁇ 45%, further preferably> 20% and ⁇ 40%.
  • the volume of liquid components supplied in process step c) can be greater than or equal to 20% and less than or equal to 200% based on the catalyst solution withdrawn in process step b).
  • the volume of the partial withdrawal amount removed from the reaction zone is approximately compensated for by the volume of the newly added components.
  • a further dilution by adding a larger volume, as indicated above, is usually harmless within the stated limits and can contribute to a further reduction in the salt content or the organic components in the aqueous catalyst solution.
  • These added amounts can also be other setting components with which one can react to the increased efficiency of the catalyst solution. Smaller volumes can be disadvantageous since this can lead to insufficient dilution of the total catalyst phase in the reaction zone.
  • rhodium compounds selected from the group of rhodium (III) salts such as Rh-2-ethylhexanoate, acetate, oxalate, propionate, malonate, Rh (NOs ) 3,
  • Rh (S0 4 ) 3 , RhCh or the rhodium complex compounds such as
  • Cyclopentadienylrhodium compounds [RhCl (Cyclooctadiene-1,5)] 2 , rhodium acetylacetonate, the rhodium carbonyl compounds such as Rh3 (CO) i2, Rh 6 (CO) i 6 or in the form of
  • Rh compounds various rhodium oxides or mixtures of at least two compounds thereof are added.
  • This group of Rh compounds has proven to be particularly suitable Exposed rhodium source. These compounds can be converted rapidly into the desired active catalyst species under the physical and chemical conditions of the reaction system or the reaction zone and deliver after a short period of time
  • Preformation times high productivity and selectivity can contribute to increasing the economy and the service life of the process.
  • the use of these rhodium sources can save additional structures for preforming the catalyst, since the formation of the catalyst, i.e. the conversion into the active catalyst with hydrogen, carbon monoxide and water-soluble organophosphorus complex ligands, takes place in the reaction zone itself.
  • Organophosphorus ligands are added to the reaction system. It has proven to be advantageous to shorten the preformation time of the catalyst in the reaction zone
  • organophosphorus ligands can be used in process step c) in a molar ratio of greater than or equal to 20 and less than or equal to 400 based on the amount removed in process step b)
  • Transition metal amount are added.
  • the addition of the abovementioned ligands has been found to be particularly suitable for the rapid establishment of the most active possible catalyst assembly in the reaction zone. This amount can contribute to a particularly rapid preformation of the rhodium-phosphine complexes newly formed by the addition of organophosphorus ligands and, moreover, to a reactivation of the catalysts remaining in the reaction zone. The latter were possibly through
  • a solution of a rhodium compound comprising organophosphorus ligands can be used in process step c)
  • Reaction system are supplied. Simultaneous addition of a non-preformed solution of a rhodium compound, which also has water-soluble organophosphorus ligands, has been found to be particularly suitable to simplify the addition steps and to quickly establish equilibrium. This procedure eliminates the need for additional technical structures in order to preform the catalyst. Furthermore, the preforming in the reaction zone can take place more quickly than if the components were added separately. The addition can preferably also take place directly to the reaction zone.
  • organophosphorus ligands can be fed to the reaction system in process step c) before the transition metal source is fed in.
  • the catalyst solution should already be at a high level
  • Organophosphorus ligands can take place directly in the reaction zone or, for example, via addition to the catalyst circuit in the reaction system.
  • Process step c) first a portion of the solvent, then the transition metal source dissolved in a solvent and then the organophosphorus ligands
  • Reaction system For a controlled conduct of the reaction it has been found to be particularly suitable for the addition in this process step to take place in the order given above. As a result of the sequential addition, a dilute aqueous catalyst solution can always first be obtained in the reaction zone, to which then the other components are added. The establishment of equilibrium can also be accelerated by suitable technical measures or by the synthesis gas convection of the solution in the reaction zone.
  • the total concentration of organic ligands and salts present in the aqueous solution of the reaction zone by method steps b) and c) can be greater than or equal to 10% and less than or equal to 50% compared to the concentration of the organic ligands and the Salts in the aqueous solution of the reaction zone are reduced at the end of process step a).
  • the process according to the invention is able to significantly reduce the salt content and / or the organic load in the aqueous catalyst solution of the reaction zone.
  • the concentration of the ligand degradation products can be reduced, as a result of which the longevity of the catalyst in the reaction zone is increased overall.
  • the amount of organophosphorus ligands in the aqueous solution can be determined, for example, via HPLC measurements.
  • the organic ligands include in particular complexing agents with a carbon skeleton and heteroatoms, the complex formation taking place via the heteroatoms.
  • the organic ligands thus include the desired, functional organophosphorus ligands and their degradation products.
  • the group of organic ligands also includes the ligands of the water-soluble, added transition metal sources, for example in the form of acetate or similar compounds with carbon and heteroatom content.
  • the pH in the aqueous solution of the reaction zone can be adjusted to a range of greater than or equal to pH 4 and less than or equal to pH 10 after adding the components.
  • the pH of the catalyst solution in the after the addition sequence it has also proven helpful to check the pH of the catalyst solution in the after the addition sequence
  • the pH can be greater than or equal to or equal to pH 5 and less than or equal to pH 8, furthermore preferably between greater than or equal to pH 5.5 and less than or equal to pH 7.
  • Method step c) be greater than or equal to 20 and less than or equal to 500.
  • Organophosphorus ligand is used in a large excess in this step.
  • preferred ratios are between greater than or equal to 120 and less than or equal to 450 and preferably greater than or equal to 150 and less than or equal to 400.
  • Process steps b) and c) the concentration of the inorganic cations in the solution of the reaction zone can be reduced by greater than or equal to 5%. It has also been found to be very advantageous that, in addition to the concentration of organic ligands in the reaction zone, the amount of inorganic cations is also reduced.
  • the inorganic cations include, for example, alkali and alkaline earth ions. Without being bound by theory, these ions can apparently either be part of the
  • concentration of the cations By reducing the concentration of the cations, the polarity of the aqueous phase is reduced and a more advantageous phase equilibrium can be achieved for the olefin.
  • the latter can in particular contribute to an increase in the reaction rate.
  • the concentration of the inorganic cations in the solution of the reaction zone can be reduced by greater than or equal to 10%, particularly preferably by greater than or equal to 15%. These areas of reduction of the cations can contribute to a particularly efficient restoration of the catalyst activity.
  • the concentrations can be measured using ICP methods, for example.
  • FIG. 1 shows schematically the implementation of a continuous Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc hydroformylation process.
  • the olefin starting material and synthesis gas are fed continuously to an aqueous, active catalyst solution in a reaction zone.
  • the reaction conditions used lead to a chemical degradation of the catalyst, as a result of which the synthesis performance and the selectivity of the conversion deteriorate.
  • additional ligand a water-soluble organophosphorus complex ligand such as TPPTS, is added to the reaction zone at intervals. Due to the equilibrium reaction with the newly added ligand and with partial displacement of the catalyst poisons from the metal complexes, both the synthesis performance and that improve
  • FIG. 2 schematically shows the process sequence of the process according to the invention.
  • Rhodium source and other water-soluble organophosphorus complex ligands supplied.
  • This supplemented catalyst solution is in the absence of olefins and
  • the olefin feed is restarted and the hydroformylation takes place with a significantly better synthesis performance and an improved isomer ratio.
  • the continuous hydroformylation reaction can be continued consistently over a significantly longer period of time compared with the prior art processes.
  • Example 1 (not according to the invention, addition takes place in the presence of olefin)
  • a used aqueous catalyst solution (Rh with TPPTS as organophosphorus ligands and a ligand ratio P (III): Rh of approx. 90: 1) was used in a semi-continuous apparatus and at 50 bar synthesis gas pressure, 137 ° C, pH 6.0 and a propylene - Use of 60 g / h operated over 14 h. One gets as a measure for the
  • Reaction conditions are not converted into the catalytically active rhodium (I) complex at all or only to an insufficient extent. However, there may also be increased deactivation of the newly added rhodium due to undesired and competing complex formation with coordinating ligand degradation products. Under
  • the added rhodium (III) could form stable rhodium (III) -alkenyl complexes with the olefins present in the reaction zone, which hydroformylation are inactive and cannot be converted into catalytically active rhodium (I) complexes under the conditions in the reaction zone.
  • Example 2 (process according to the invention, supplement in the absence of olefins)
  • Example 2 The procedure described in Example 2 was repeated four times in a further experiment at 50 bar, 126 ° C., 140 g / h propylene input and pH 6.
  • the new catalyst solution was always added in the absence of starting olefin.
  • the activity of the catalyst solution exceeded after the supplementation of the removed
  • the concentrations of corresponding decomposition products were also monitored (Table 3.2). Before the first Withdrawal from the catalyst, the concentrations of TPPOTS were 4.4% and one of the ligand degradation products (K5) was 7.9%.
  • the decomposition products therefore include all those organic compounds in the reaction solution which have at least part of the basic structure of the organic ligand used and have been chemically modified, at least in part, via the chemical conditions prevailing in the reaction zone.
  • the chemical modifications of the ligands used can include, for example, one or more oxidation / reduction processes and splitting off of one or more functional or CH groups.
  • the concentrations of TPPOTS were 3.5% and of K5 6.1%.
  • the total salt content was 23.2% and therefore significantly lower than at the initial level.
  • the TPPTS content was 9.8% as a result of the supplement compared to 11.8% previously.
  • the salt concentrations could be reduced by> 20% in the first substitution.
  • the TPPTS content was kept relatively stable by the additives.
  • the P (III) decomposition was not compensated for during the first substitution sequences. Only in the last sequence was a clear excess of TPPTS added so that the TPPTS content was brought to 12.5% or a P (11): Rh ratio of> 80: 1.
  • Example 4 (combination of the individual metal sources and addition of ligands)
  • a propylene input of 145 g / h and a pH of 6.0 over 427 h the decrease in activity and selectivity of a catalyst solution was followed which had a very low P (l II): Rh ratio of ⁇ 50: 1.
  • Rh ratio of ⁇ 50 1.
  • the substitution of 20% of the catalyst volume was then initiated.
  • the substitution of 20% of the catalyst volume was then initiated.
  • Propylene feed started slowly and increased up to 145 g / h. In the first 20 h after replacement, the p-value increased from 0.123 (kg Aidehyd / atisg. Xh) to 0.184

Abstract

The present invention relates to a continuous two-phase hydroformylation process for producing aldehydes from olefins by means of carbon monoxide, hydrogen and a transition metal catalyst in a reaction zone, the transition metal being in the form of a water-soluble catalyst complex, the process comprising the following steps once or several times: a) carrying out hydroformylation by reacting the olefins, carbon monoxide and hydrogen on a water-soluble transition metal catalyst having water-soluble organophosphorus ligands in the reaction zone; b) reducing the concentration of the olefins in the reaction zone by reducing the olefin supply to the reaction zone and removing at least part of the catalyst solution from the reaction system, it being possible to carry out the sub-steps of removing catalyst solution and of reducing the olefin concentration simultaneously or successively in this order or in reverse order; c) supplying a solvent, a transition metal source and water-soluble organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible to supply the components simultaneously or successively in any order; d) increasing the concentration of the olefins in the reaction zone by increasing the olefin supply to the reaction zone and carrying out hydroformylation by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen.

Description

Kontinuierliches Hydroformylierungsverfahren mit Katalysatorsubstitution Continuous hydroformylation process with catalyst substitution
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Zwei-Phasen The present invention relates to a continuous two-phase
Hydroformylierungsverfahren zur Darstellung von Aldehyden aus Olefinen mittels Hydroformylation process for the preparation of aldehydes from olefins by means of
Kohlenmonoxid, Wasserstoff und einem Übergangsmetallkatalysator in einer Reaktionszone, wobei das Übergangsmetall in Form eines wasserlöslichen Katalysatorkomplexes vorliegt, wobei das Verfahren ein oder mehrmals die folgenden Schritte umfasst: Carbon monoxide, hydrogen and a transition metal catalyst in a reaction zone, the transition metal being in the form of a water-soluble catalyst complex, the process comprising the following steps one or more times:
a) Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine, Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem wasserlöslichen Übergangsmetallkatalysator aufweisend wasserlösliche a) Hydroformylation by reacting the olefins, carbon monoxide and hydrogen on a water-soluble transition metal catalyst comprising water-soluble ones
Organophosphorliganden in der Reaktionszone; Organophosphorus ligands in the reaction zone;
b) Verringerung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Reduzierung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone und Entnehmen mindestens eines Teils der b) reducing the concentration of olefins in the reaction zone by reducing the olefin feed to the reaction zone and removing at least a portion of the
Katalysatorlösung aus dem Reaktionssystem, wobei die Teilschritte der Katalysatorlösung- Entnahme und der Verringerung der Olefin-Konzentration in dieser oder umgekehrter Reihenfolge, gleichzeitig oder nacheinander erfolgen können; Catalyst solution from the reaction system, the partial steps of catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration being able to take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession;
c) Zuführen eines Lösemittels, einer Übergangsmetallquelle und wasserlöslicher c) adding a solvent, a transition metal source and water soluble
Organophosphorliganden zum Reaktionssystem, wobei die Zuführung der Komponenten gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgen kann; Organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible for the components to be added simultaneously or one after the other in any order;
d) Erhöhung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Erhöhung der Olefin- Zufuhr zur Reaktionszone und Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff. d) increasing the concentration of the olefins in the reaction zone by increasing the olefin feed to the reaction zone and hydroformylating by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen.
Hydroformylierungsverfahren sind seit langem in den unterschiedlichsten Verfahrens führungen bekannt. Allen gemein ist, dass Olefine in Gegenwart von Hydroformylierungs katalysatoren mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid, letztere üblicherweise gemeinsam der Reaktion als Synthesegas zugeführt, zu Aldehyden umgesetzt werden. So ergibt l beispielsweise die Hydroformylierung von Propylen ein Gemisch aus geradkettigem n- und verzweigtem i-Butyraldehyd, von denen das n-lsomer üblicherweise das wirtschaftlich gewünschte Produkt darstellt. Hydroformylation processes have long been known in a wide variety of processes. What they all have in common is that olefins are converted to aldehydes in the presence of hydroformylation catalysts with hydrogen and carbon monoxide, the latter usually fed to the reaction as synthesis gas. So l for example the hydroformylation of propylene a mixture of straight-chain n- and branched i-butyraldehyde, of which the n-isomer is usually the economically desired product.
Während zu Beginn die Umsetzungen an Cobalt-Katalysatoren durchgeführt wurden, hat sich mittlerweile Rhodium als vorteilhaft durchgesetzt. Hohe Produktivitäten und bevorzugte n/i-Verhältnisse lassen sich, im Vergleich zur Cobalt- Katalyse, mittels Rhodium- Komplexkatalysatoren unter vergleichsweise milderen Reaktionsbedingungen erhalten. Zudem können durch die Wahl geeigneter Liganden die Löslichkeitseigenschaften des Katalysators innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden, welches eine Wiedergewinnung des teuren Katalysators erleichtert und darüber hinaus die katalytischen Eigenschaften des Rhodium-Liganden-Komplexes beeinflusst. While the reactions were initially carried out over cobalt catalysts, rhodium has now established itself as advantageous. In comparison to cobalt catalysis, high productivities and preferred n / i ratios can be obtained by means of rhodium complex catalysts under comparatively milder reaction conditions. In addition, through the choice of suitable ligands, the solubility properties of the catalyst can be set within certain limits, which makes it easier to recover the expensive catalyst and also influences the catalytic properties of the rhodium-ligand complex.
Bedingt durch die Flexibilität der Umsetzung haben sich für Rhodium katalysierte Due to the flexibility of the implementation have been catalyzed for rhodium
Hydroformylierungen prinzipiell zwei unterschiedliche Reaktionsführungen herauskristalli siert. Beide unterscheiden sich in der Art der Abtrennung des Rohproduktes vom Katalysator und werden als Flüssig/Flüssig- oder Dampfverfahren bezeichnet. In principle, hydroformylations resulted in two different reaction procedures. Both differ in the way in which the crude product is separated from the catalyst and are referred to as liquid / liquid or vapor processes.
In Flüssig/Flüssig-Verfahren erfolgt die Trennung von Rohprodukt und anderen The separation of the crude product and others takes place in liquid / liquid processes
Bestandteilen, wie beispielsweise dem Katalysator, durch Phasentrennung in eine flüssige organische sowie eine wässrige Phase. Beide Phasen können unabhängig voneinander abgezogen werden, wobei das Rohprodukt, ggf. mit Nebenprodukten, in der organischen und der Katalysator in der wässrigen Phase vorliegt. An dieser Aufarbeitung ist vorteilhaft, dass aufgrund der zwei-phasigen Ausgestaltung die Trennoperation für einen breiten Bereich unterschiedlicher Produktaldehyde durchgeführt werden kann, unabhängig von weiteren Eigenschaften, wie beispielsweise die Flüchtigkeit des Produkts und gegebenenfalls weiterer Nebenprodukte. Des Weiteren kann diese Aufarbeitung ohne große thermische Belastung durchgeführt werden. Components, such as the catalyst, by phase separation into a liquid organic and an aqueous phase. Both phases can be withdrawn independently of one another, the crude product, optionally with by-products, being present in the organic phase and the catalyst in the aqueous phase. The advantage of this work-up is that, due to the two-phase configuration, the separation operation can be carried out for a wide range of different product aldehydes, regardless of further properties, such as, for example, the volatility of the product and possibly further by-products. Furthermore, this work-up can be carried out without great thermal stress.
Im Rahmen der zweiten Aufarbeitung, dem Dampfverfahren, erfolgt die Abtrennung des Rohprodukts in der Gasphase. Als Funktion des Siedepunktes der eingesetzten Olefine kann das Dampfverfahren dabei in zwei unterschiedlichen Ausgestaltungen erfolgen. Die aus leicht verdampfbaren Olefinen gewonnenen, niederen Aldehyde mit entsprechend niedrigem Siedepunkt werden üblicherweise zuerst kondensiert und als Flüssigkeit von den restlichen, gasförmigen Bestandteilen, beispielsweise nicht umgesetztem Olefin und Synthesegas, abgetrennt und dann einer thermischen Auftrennung unterzogen. Nicht umgesetzte Edukte werden gasförmig zum ursprünglichem oder zu weiteren Nachreaktoren zurückgeführt. During the second work-up, the steam process, the crude product is separated off in the gas phase. As a function of the boiling point of the olefins used, the steam process can take place in two different forms. The lower aldehydes with a correspondingly low boiling point obtained from easily vaporizable olefins are usually first condensed and removed as a liquid from the remaining, gaseous components, for example unreacted olefin and synthesis gas, separated and then subjected to a thermal separation. Unreacted starting materials are returned in gaseous form to the original or to further post-reactors.
Insofern spricht man von einem Gasrückführungs- oder Gaskreislaufverfahren. Höhere Olefine werden meistens mittels eines Flüssigrückführungsverfahrens umgesetzt, in denen ein Lösungsvolumen kontinuierlich aus der Reaktionszone abgezogen und einer ein- oder mehrstufigen Verdampfung zugeführt wird. Die anfallende abgetrennte Katalysatorlösung kann dann wieder in den Reaktionsort eingespeist werden. In this respect, one speaks of a gas recirculation or gas cycle process. Higher olefins are mostly reacted by means of a liquid recycle process in which a volume of solution is continuously withdrawn from the reaction zone and fed to a one- or multi-stage evaporation. The resulting separated catalyst solution can then be fed back into the reaction site.
Als Funktion der Olefin-Edukte, des apparativen Aufbaus und der gewählten As a function of the olefin starting materials, the equipment structure and the selected
Reaktionsbedingungen ergeben sich also vielfältige verfahrenstechnische Kombinationsmög lichkeiten, welche unterschiedliche Prozessparameter und Katalysatorsysteme erfordern. Sämtlichen Verfahrensführungen ist jedoch gemein, dass unter den Reaktionsbedingungen oder als Folge der Aufarbeitungsoperationen der eingesetzte Katalysator mit der Zeit altert. Dadurch sinken die Ausbeuten und/oder das erreichbare Isomerenverhältnis verschiebt sich ungünstig. Zwar lassen sich durch Anpassung der Reaktionsbedingungen, beispielsweise durch eine Erhöhung der Temperatur in der Reaktionszone, die Folgen der Alterung zum Teil kompensieren, letztendlich muss man aber zur Aufrechterhaltung einer wirtschaftlichen Reaktion innerhalb regelmäßiger Zeitabstände die Reaktion beenden und den verbrauchten Katalysator aufarbeiten. Reaction conditions thus result in a wide range of process-related combination possibilities which require different process parameters and catalyst systems. However, it is common to all procedures that the catalyst used ages over time under the reaction conditions or as a result of the work-up operations. As a result, the yields decrease and / or the achievable isomer ratio shifts unfavorably. It is true that the consequences of aging can be partially compensated for by adjusting the reaction conditions, for example by increasing the temperature in the reaction zone, but ultimately the reaction must be terminated and the used catalyst worked up within regular intervals in order to maintain an economic reaction.
In der Patentliteratur finden sich einige Vorschläge zu kontinuierlichen Verfahrensführungen, welche in langen Zeiträumen hohe Ausbeuten ermöglichen sollen. In the patent literature there are some proposals for continuous process management, which should enable high yields over long periods of time.
So offenbart beispielsweise die EP 2 417 093 B1 ein Verfahren, bei dem das Abgas, das bei der Hydroformylierung ungesättigter Verbindungen in Gegenwart einer wässrigen, wasserlösliche Rhodiumkomplexverbindungen enthaltenden Katalysatorlösung anfällt (erste Reaktionsstufe), einem homogenen Reaktionssystem zugeführt wird, in dem die For example, EP 2 417 093 B1 discloses a process in which the exhaust gas that is obtained in the hydroformylation of unsaturated compounds in the presence of an aqueous catalyst solution containing water-soluble rhodium complex compounds (first reaction stage) is fed to a homogeneous reaction system in which the
Restmengen der olefinisch ungesättigten Verbindungen aus der ersten Reaktionsstufe in Gegenwart von Komplexverbindungen des Rhodiums mit organischen Phosphor(lll)- Verbindungen umgesetzt werden (zweite Reaktionsstufe). Der Austrag der zweiten Residual amounts of the olefinically unsaturated compounds from the first reaction stage are reacted with organic phosphorus (III) compounds in the presence of complex compounds of rhodium (second reaction stage). The discharge of the second
Reaktionsstufe wird zunächst entgast und anschließend über zwei Entspannungsstufen unter Abgasbildung geführt. Die dabei anfallende flüssige Phase wird destilliert, wobei der erhaltene rhodiumhaltige Rückstand teilweise ausgeschleust und teilweise in die zweite Reaktionsstufe unter Zugabe von frischem Rhodium und frischen organischen Phosphor(lll)- Verbindungen zurückgeführt wird. Darüber hinaus offenbart dieser Schritt, dass die erhaltene Aktivität nach Zusatz frischen Rhodiums geringer ist und dies vermutlich auf katalytisch inaktives Metall zurückzuführen ist. The reaction stage is first degassed and then passed through two expansion stages with exhaust gas formation. The resulting liquid phase is distilled, the rhodium-containing residue obtained being partly discharged and partly into the second Reaction stage with the addition of fresh rhodium and fresh organic phosphorus (III) compounds is returned. In addition, this step reveals that the activity obtained after the addition of fresh rhodium is lower and this is probably due to catalytically inactive metal.
Die EP 2 836 474 B1 offenbart ein Verfahren zur kontinuierlichen Hydroformylierung, bei dem ein Olefinausgangsmaterial, welches wenigstens ein Olefin mit 3 bis 20 EP 2 836 474 B1 discloses a process for continuous hydroformylation in which an olefin starting material, which is at least one olefin with 3 to 20
Kohlenstoffatomen enthält, bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck in einer Reaktionszone mit Synthesegas in Gegenwart eines mit einem Organophosphorliganden komplexierten, homogenen Übergangsmetall-Katalysators und freiem Liganden umgesetzt wird, wobei der Katalysator in situ in der Reaktionszone gebildet wird und man der Contains carbon atoms, is reacted at elevated temperature and at elevated pressure in a reaction zone with synthesis gas in the presence of a homogeneous transition metal catalyst complexed with an organophosphorus ligand and free ligand, the catalyst being formed in situ in the reaction zone and the
Reaktionszone zum Ausgleich von Katalysatorverlusten eine Lösung einer Übergangsmetall quelle zufügt, dadurch gekennzeichnet, dass man kontinuierlich die Raum-Zeit-Ausbeute der Reaktionszone an Hydroformylierungsprodukt bestimmt und die Zugabegeschwindigkeit der Übergangsmetallquelle in die Reaktionszone in Abhängigkeit von der Raum-Zeit-Ausbeute steuert, wobei man Adding a solution of a transition metal source to the reaction zone to compensate for catalyst losses, characterized in that the space-time yield of the hydroformylation product in the reaction zone is continuously determined and the rate of addition of the transition metal source into the reaction zone is controlled as a function of the space-time yield, whereby
- ein Stellmittel zum Einstellen der Zugabegeschwindigkeit der Übergangsmetallquelle in die Reaktionszone vorsieht, - Provides an adjusting agent for adjusting the rate of addition of the transition metal source into the reaction zone,
- einen Zielwert für die Raum-Zeit-Ausbeute der Reaktionszone an Hydroformylierungs produkt festlegt, - defines a target value for the space-time yield of the reaction zone of hydroformylation product,
- den Istwert für die Raum-Zeit-Ausbeute ermittelt, - the actual value for the space-time yield is determined,
- nach Erreichen eines unteren Grenzwerts für die Abweichung des Istwerts vom Zielwert die Menge an Übergangsmetallquelle ermittelt, die erforderlich ist, den Katalysatorverlust auszu gleichen, und - after reaching a lower limit value for the deviation of the actual value from the target value, the amount of transition metal source is determined which is necessary to compensate for the catalyst loss, and
- der Reaktionszone eine Lösung der Übergangsmetallquelle zufügt, wobei die Zugabege schwindigkeit der Übergangsmetallquelle in die Reaktionszone so gesteuert wird, dass die Raum-Zeit-Ausbeute einen oberen Grenzwert für die Abweichung des Istwerts vom Zielwert nicht überschreitet. - Adds a solution of the transition metal source to the reaction zone, the rate of addition of the transition metal source in the reaction zone being controlled so that the space-time yield does not exceed an upper limit value for the deviation of the actual value from the target value.
Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Effizienz des Katalysatorsystems wird in der EP 0 246 475 A1 offenbart. Diese lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden durch Umsetzung ungesättigter Verbindungen mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Another possibility for increasing the efficiency of the catalyst system is disclosed in EP 0 246 475 A1. This teaches a process for the production of aldehydes by reacting unsaturated compounds with carbon monoxide and hydrogen
Temperaturen von 20 bis 150°C und Drücken von 0,1 bis 20 MPa in flüssiger Phase in Gegenwart von Wasser und einer wasserlöslichen, Rhodium enthaltenden Temperatures from 20 to 150 ° C and pressures from 0.1 to 20 MPa in the liquid phase in Presence of water and a water-soluble, rhodium-containing
Komplexverbindung als Katalysator, wobei die Rhodium-Komplexverbindung vor Einsetzen der Hydroformylierungsreaktion aus dem in einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff gelösten Rhodiumsalz einer Carbonsäure mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen durch Reaktion mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Drücken von 0,1 bis 1 ,8 MPa und Temperaturen von 50 bis 100°C vorgebildet wird, wobei die Präformierung in Gegenwart jener wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Triarylphosphins erfolgt oder diese wässrige Lösung nach der Präformierung der zuvor hergestellten Rhodium-Komplex verbindung zugesetzt wird. Complex compound as a catalyst, the rhodium complex compound, prior to the onset of the hydroformylation reaction, from the rhodium salt of a carboxylic acid having 2 to 18 carbon atoms dissolved in an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon by reaction with carbon monoxide and hydrogen at pressures of 0.1 to 1.8 MPa and Temperatures of 50 to 100 ° C is preformed, the preforming being carried out in the presence of that aqueous solution of a water-soluble triarylphosphine or this aqueous solution being added to the previously prepared rhodium complex compound after the preforming.
Es sind aus der Literatur also vielfältige Verfahrensführungen bekannt, in denen der So there are a variety of procedures known from the literature in which the
Reaktionszone einer wie auch immer ausgestalteten, homogen ablaufenden Reaction zone of a homogeneously running one, however configured
Hydroformylierung weitere Katalysator-Teilmengen, entweder eines aufgearbeiteten zuvor aus der Reaktionszone entfernten, eines frischen oder eine Kombination beider Hydroformylation further partial amounts of catalyst, either a worked-up previously removed from the reaction zone, a fresh one or a combination of both
Katalysatortypen, hinzugefügt werden. Für eine in Zwei-Phasen ablaufende Catalyst types, can be added. For a two-phase process
Hydroformylierung, wie beispielsweise nach dem Ruhrchemie-/Rhone-Poulenc-Verfahren, war jedoch bislang keine entsprechende Verfahrensweise zur Entnahme und Zugabe einer Katalysatorteilmenge möglich. Somit besteht ein großes Interesse an kontinuierlichen großtechnischen Prozessführungen für Hydroformylierungen, welche in der Lage sind, über längere Zeiträume gleichbleibend hohe Selektivitäten und hohe Produktausbeuten zu liefern. Hydroformylation, such as, for example, according to the Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc process, however, has hitherto not been a suitable procedure for removing and adding a partial amount of catalyst. There is thus great interest in continuous, large-scale process management for hydroformylations which are capable of delivering consistently high selectivities and high product yields over long periods of time.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes kontinuierliches Hydroformylierungsverfahren bereitzustellen, welches den Nachteilen des Standes der Technik zumindest teilweise entgegenwirkt. It is therefore the object of the present invention to provide an improved continuous hydroformylation process which at least partially counteracts the disadvantages of the prior art.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen. A method according to claim 1 is therefore proposed to solve this problem.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Preferred embodiments of the method according to the invention are in
Unteransprüchen wiedergegeben. Subclaims reproduced.
Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch ein kontinuierliches Zwei-Phasen According to the invention, the object is achieved by a continuous two-phase
Hydroformylierungsverfahren zur Darstellung von Aldehyden aus Olefinen mittels Hydroformylation process for the preparation of aldehydes from olefins by means of
Kohlenmonoxid, Wasserstoff und einem Übergangsmetallkatalysator in einer Reaktionszone, wobei das Übergangsmetall in Form eines wasserlöslichen Katalysatorkomplexes vorliegt, wobei das Verfahren ein oder mehrmals die folgenden Schritte umfasst: a) Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine, Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem wasserlöslichen Übergangsmetallkatalysator aufweisend wasserlösliche Carbon monoxide, hydrogen and a transition metal catalyst in a reaction zone, the transition metal being in the form of a water-soluble catalyst complex, the process comprising the following steps one or more times: a) Hydroformylation by reacting the olefins, carbon monoxide and hydrogen on a water-soluble transition metal catalyst comprising water-soluble ones
Organophosphorliganden in der Reaktionszone; Organophosphorus ligands in the reaction zone;
b) Verringerung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Reduzierung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone und Entnehmen mindestens eines Teils der b) reducing the concentration of olefins in the reaction zone by reducing the olefin feed to the reaction zone and removing at least a portion of the
Katalysatorlösung aus dem Reaktionssystem, wobei die Teilschritte der Katalysatorlösung- Entnahme und der Verringerung der Olefin-Konzentration in dieser oder umgekehrter Reihenfolge, gleichzeitig oder nacheinander erfolgen können; Catalyst solution from the reaction system, the partial steps of catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration being able to take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession;
c) Zuführen eines Lösemittels, einer Übergangsmetallquelle und wasserlöslicher c) adding a solvent, a transition metal source and water soluble
Organophosphorliganden zum Reaktionssystem, wobei die Zuführung der Komponenten gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgen kann; Organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible for the components to be added simultaneously or one after the other in any order;
d) Erhöhung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Erhöhung der Olefin- Zufuhr zur Reaktionszone und Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff. d) increasing the concentration of the olefins in the reaction zone by increasing the olefin feed to the reaction zone and hydroformylating by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mittels oben angegebener Verfahrensschritte kontinuierliche Hydroformylierungen nach dem Ruhrchemie-/Rhone-Poulenc-Verfahren quasi unbegrenzt gefahren werden können, ohne dass sich die Notwendigkeit ergibt, aufgrund der Katalysatoralterung den gesamten Prozess zu beenden und den Katalysator in seiner Gesamtheit der Reaktionszone zu entziehen und aufarbeiten zu müssen. Es lassen sich mit einem sehr geringen Eingriff in den Hydrofromylierungsprozess als solchen, über lange Zeiträume hohe Produktivitäten und hohe Selektivitäten erreichen, wobei der Gesamtprozess im Vergleich zu den Standardverfahren aus dem Stand der Technik vorteilhafterweise auch mit weniger Katalysator- und Ligandeneinsatz gefahren werden kann. Es ist möglich, aktive Katalysatoren mit hohem Wirkungsgrad direkt in der Reaktionszone zu erhalten. Die aus Metall und Ligand gebildeten katalytisch aktiven Komplexe sind untereinander im Surprisingly, it has been shown that continuous hydroformylations according to the Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc process can be carried out virtually indefinitely by means of the process steps specified above, without the need to end the entire process due to the aging of the catalyst and to remove the catalyst in its entirety To withdraw reaction zone and have to work up. With very little intervention in the hydrofromylation process as such, high productivities and high selectivities can be achieved over long periods of time, the overall process advantageously also being able to be run with less catalyst and ligand use compared to the standard processes from the prior art. It is possible to obtain active catalysts with high efficiency directly in the reaction zone. The catalytically active complexes formed from metal and ligand are in the
Gleichgewicht, das in Abhängigkeit der chemischen Umgebung und der physikalischen Randbedingungen zu mehr aktiven sowie selektiven Komplexen verschoben werden kann. Insofern erfolgt für das Zentralatom der Katalysatorkomplexe unter den Equilibrium that can be shifted to more active and selective complexes depending on the chemical environment and the physical boundary conditions. In this respect takes place for the central atom of the catalyst complexes under the
Reaktionsbedingungen der Reaktionszone in der Regel ein Austausch der Liganden in der Ligandensphäre. Die Koordination der potentiellen Liganden am Metallzentrum bestimmt dabei die katalytische Aktivität und insbesondere auch die induzierte Regioselektivität und somit letztendlich das erhältliche Isomerenverhältnis im Rohprodukt. Die Ausbildung der Komplexe wird dabei neben den zum Aufbau des gewünschten Katalysators eingesetzten Liganden, d.h. Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Olefin und Organophosphorligand, auch durch weitere, in der Reaktionszone vorliegende Abbau- und Nebenprodukte beeinflusst, welche durch ihren Einbau in die Ligandensphäre der Metallkomplexe zu ungewünschten Reaction conditions of the reaction zone usually involve an exchange of the ligands in the ligand sphere. The coordination of the potential ligands at the metal center determines the catalytic activity and in particular the induced regioselectivity and thus ultimately the obtainable isomer ratio in the crude product. The formation of the complexes is influenced not only by the ligands used to build up the desired catalyst, ie hydrogen, carbon monoxide, olefin and organophosphorus ligand, but also by other degradation and by-products present in the reaction zone, which become undesirable due to their incorporation into the ligand sphere of the metal complexes
Eigenschaften und zu einer Verschlechterung der Syntheseleistung beitragen können. Insofern ist es nicht vorhersehbar gewesen, dass eine Umwandlung in einen hocheffizienten Katalysator in einer solchen Umgebung der Reaktionszone gelingt. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, wird die Tatsache, dass ein hocheffizienter Katalysator erhalten wird, auf ein synergistisches Zusammenwirken mindestens zweier Ursachen zurückgeführt. Zum einen erfolgt die Zugabe neuen Katalysatormetalls in Abwesenheit des Olefins in der Reaktionszone und zum anderen scheint die um die Abbau- und Nebenprodukte verdünnte Katalysatorlösung in der Reaktionszone für die Ausbildung sehr selektiver und effizienter Katalysatorkomplexe förderlich. Diese Theorie wird dadurch gestützt, dass Supplemente des Katalysatormetalls unter Anwesenheit des Olefins und zu einer unverdünnten Lösung zu keiner nennenswerten Steigerung der Aktivität und keiner Verbesserung der n/i-Selektivität führen. Üblicherweise werden zur Verlängerung der Katalysator-Standzeiten in den hier betrachteten kontinuierlichen Hydroformylierungsprozessen nur weitere Properties and can contribute to a deterioration in the synthesis performance. In this respect, it was not foreseeable that a conversion into a highly efficient catalyst would be successful in such an environment of the reaction zone. Without being bound by theory, the fact that a highly efficient catalyst is obtained is attributed to a synergistic interaction of at least two causes. On the one hand, the addition of new catalyst metal takes place in the absence of the olefin in the reaction zone and, on the other hand, the catalyst solution in the reaction zone, diluted by the degradation and by-products, appears to be conducive to the formation of very selective and efficient catalyst complexes. This theory is supported by the fact that supplements of the catalyst metal in the presence of the olefin and to an undiluted solution do not lead to any appreciable increase in the activity and no improvement in the n / i selectivity. Usually only further hydroformylation processes are used to extend the service life of the catalyst in the continuous hydroformylation processes under consideration
Organophosphorliganden zugeführt, welche im Rahmen einer Gleichgewichtsreaktion die in den Metallkomplexen vorliegenden Katalysatorgifte, wie beispielsweise Liganden- Abbauprodukte, verdrängen und so den Katalysator wieder in eine aktivere Form überführen sollen. Letztere Erhaltungsmaßnahmen verlangen aber hohe Ligandenmengen und können schlussendlich einen Abbruch der kontinuierlichen Reaktion und einen Gesamtaustausch des Katalysators nicht verhindern, da durch die Zersetzung der vorliegenden Liganden die Konzentration der Katalysatorgifte kontinuierlich erhöht wird. Auch die durch Organophosphorus ligands supplied, which in the context of an equilibrium reaction displace the catalyst poisons present in the metal complexes, such as ligand degradation products, and are intended to convert the catalyst back into a more active form. The latter maintenance measures, however, require high amounts of ligand and ultimately cannot prevent the continuous reaction from being terminated and the entire catalyst being exchanged, since the decomposition of the ligands present continuously increases the concentration of the catalyst poisons. Also through
Kreislaufverfahren zur Reaktionszone zurückgeführten Katalysatoren scheinen, trotz zusätzlicher Supplementierung frischen Katalysatormetalls, wahrscheinlich basierend auf einer anderen chemischen Umgebung und/oder aufgrund der doch unterschiedlichen Volumenströme, nicht zur Ausbildung ähnlich effizienter Katalysatorkomplexe geeignet. Catalysts recycled to the reaction zone seem, despite the additional addition of fresh catalyst metal, probably based on a different chemical environment and / or due to the different volume flows, not suitable for the formation of similarly efficient catalyst complexes.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein kontinuierliches Zwei-Phasen The method according to the invention relates to a continuous two-phase
Hydroformylierungsverfahren. In dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen das aktive Katalysatormetall in einer wässrigen und die gebildeten organischen Aldehyde, zusammen mit gegebenenfalls gebildeten organischen Nebenprodukten, in einer aus ihnen gebildeten organischen Phase vor. Die Umsetzung der Olefine erfolgt in einem zwei-phasigen System aus organischer und wässriger Phase. Der aktive Metallkomplex ist wiederum in der wässrigen Phase homogen gelöst. Das Verfahren ist ein kontinuierliches Verfahren, da zur Durchführung der eigentlichen Umsetzung die Edukte kontinuierlich in die Reaktionszone eingespeist und die gebildeten Produkte kontinuierlich aus dieser entfernt werden. Hydroformylation process. In the method according to the invention are the active Catalyst metal in an aqueous and the organic aldehydes formed, together with any organic by-products formed, in an organic phase formed from them. The olefins are converted in a two-phase system comprising an organic and an aqueous phase. The active metal complex is in turn homogeneously dissolved in the aqueous phase. The process is a continuous process since, in order to carry out the actual reaction, the starting materials are continuously fed into the reaction zone and the products formed are continuously removed therefrom.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden aus Olefinen Aldehyde dargestellt. By means of the process according to the invention, aldehydes are prepared from olefins.
Beispielhaft kann die Umsetzung anhand der Umsetzung von Propen dargestellt werden: The implementation can be illustrated using the implementation of propene as an example:
Metall metal
Ligand O
Figure imgf000010_0001
Ligand O
Figure imgf000010_0001
Propen n-Butyraldehyd /so-Butyraldehyd Propene n-butyraldehyde / so-butyraldehyde
Aus der Hydroformylierung wird sowohl der geradkettige n- wie auch der verzweigte i- Aldehyd erhalten. Die einsetzbaren Olefine können linear oder verzweigt sein und eine endständige oder innenständige Doppelbindung aufweisen. Beispiele für solche Olefine sind: Ethylen, Propylen, 1- Buten, 2-Buten, 1-Penten, 2-Methyl-1-buten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1- Octen, 4,4- Dimethyl-1-nonen, 1-Dodecen. Bevorzugt können lineare Olefine mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten und 1- Octen oder Mischungen mindestens zweier möglicher Doppelbindungsisomere daraus eingesetzt werden. Both the straight-chain n- and the branched i-aldehyde are obtained from the hydroformylation. The olefins which can be used can be linear or branched and have a terminal or internal double bond. Examples of such olefins are: ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 2-methyl-1-butene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 4,4-dimethyl-1- nones, 1-dodecene. Linear olefins with 2 to 8 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene and 1-octene or mixtures of at least two possible double bond isomers thereof can preferably be used.
Die Umsetzung oder das zur Reaktion bringen der Olefine erfolgt in Gegenwart von The reaction or the reaction of the olefins takes place in the presence of
Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Üblicherweise erfolgt der Einsatz dieser Edukte Carbon monoxide and hydrogen. These starting materials are usually used
gemeinsam als Synthesegas. Der Gesamtdruck von Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann dabei 1 - 200 bar (100 - 2*104 kPa), vorzugsweise 10 bis 100 bar (1 *103 bis 1*104 kPa) betragen. Die Zusammensetzung des Synthesegases, d.h. das Verhältnis von together as synthesis gas. The total pressure of hydrogen and carbon monoxide can be 1-200 bar (100-2 * 10 4 kPa), preferably 10 to 100 bar (1 * 10 3 to 1 * 10 4 kPa). The composition of the synthesis gas, ie the ratio of
Kohlenmonoxid zu Wasserstoff, kann in weiten Grenzen variiert werden. Im Allgemeinen setzt man Synthesegas ein, in dem das Volumenverhältnis von Kohlenmonoxid zu Carbon monoxide to hydrogen can be varied within wide limits. In general, synthesis gas is used in which the volume ratio of carbon monoxide is added
Wasserstoff 1 :1 beträgt oder von diesem Wert nur wenig abweicht. Zur Umsetzung wird ein Übergangsmetallkatalysator eingesetzt, wobei der Hydrogen is 1: 1 or deviates only slightly from this value. A transition metal catalyst is used for the reaction, the
Übergangsmetallkatalysator in Form eines wasserlöslichen Katalysatorkomplexes vorliegt. Einsetzbare Übergangsmetalle sind beispielsweise die Übergangsmetalle der 8.-10. Transition metal catalyst is in the form of a water-soluble catalyst complex. Transition metals that can be used are, for example, the transition metals of the 8th-10th grade.
Nebengruppe wie beispielsweise Cobalt, Rhodium, Iridium, Eisen, Ruthenium, Osmium und Platin. Bevorzugt kann Cobalt oder Rhodium, davon besonders bevorzugt Rhodium eingesetzt werden. Die Umsetzung und Katalyse erfolgt in der wässrigen Phase und erfordert die Wasserlöslichkeit der Metallkomplexe. Üblicherweise wird angenommen, dass der Katalysator in der wässrigen Phase sowohl mit den Edukten als Liganden als auch mit den wasserlöslichen Organophosphorliganden koordiniert vorliegt, wobei insbesondere letztere zur Wasserlöslichkeit des Komplexes beitragen. Im Laufe der Hydroformylierung und als Funktion der chemischen Umgebung kann sich aber die Ligandensphäre, beispielsweise durch Aufnahme von Wasserstoff, Olefin oder Kohlenmonoxid ändern, sodass angenommen wird, dass Katalysatorkomplexe mit gemischten und unterschiedlichen Ligandensphären vorliegen können, wobei diese Komplexe letztendlich immer noch wasserlöslich sind. Subgroups such as cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium, osmium and platinum. Cobalt or rhodium can preferably be used, particularly preferably rhodium. The conversion and catalysis takes place in the aqueous phase and requires the metal complexes to be water-soluble. It is usually assumed that the catalyst in the aqueous phase is coordinated both with the starting materials as ligands and with the water-soluble organophosphorus ligands, the latter in particular contributing to the water solubility of the complex. In the course of the hydroformylation and as a function of the chemical environment, however, the ligand sphere can change, for example through the uptake of hydrogen, olefin or carbon monoxide, so that it is assumed that catalyst complexes with mixed and different ligand spheres can be present, which complexes are ultimately still water-soluble.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ein oder mehrmals die beanspruchten Schritte umfassen. Das Verfahren kann bevorzugter Weise häufiger durchgeführt werden, um die Katalysatorstandzeit und somit die gesamte Verfahrensdauer zu verlängern. So ist es beispielsweise möglich, das Verfahren als Funktion der aktuellen Syntheseleistung, des gemessenen Isomeren-Verhältnisses oder aber als Funktion der Salz-Fracht der wässrigen Katalysatorlösung durchzuführen. Das Verfahren kann beispielsweise 1-100 mal, bevorzugt 1-50 mal, des Weiteren bevorzugt 1-10 mal durchgeführt werden. Insbesondere ist erfindungsgemäß nicht vorgesehen, dass das Verfahren kontinuierlich, d.h. fortwährend im Rahmen einer Hydroformylierung durchgeführt wird. Das bedeutet, dass das Durchführen eines reinen Kreislaufverfahrens mit kontinuierlicher Abtrennung und/oder Aufbereitung des Katalysators nicht unter das erfindungsgemäße Verfahren zu fassen ist. The method according to the invention can comprise the claimed steps one or more times. The process can preferably be carried out more frequently in order to extend the catalyst service life and thus the overall process time. For example, it is possible to carry out the process as a function of the current synthesis output, the measured isomer ratio or as a function of the salt load of the aqueous catalyst solution. The method can be carried out, for example, 1-100 times, preferably 1-50 times, furthermore preferably 1-10 times. In particular, the invention does not provide for the process to be carried out continuously, i.e. continuously in the context of a hydroformylation. This means that carrying out a pure cycle process with continuous separation and / or processing of the catalyst is not to be included in the process of the invention.
Im Verfahrensschritt a) erfolgt ein Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem wasserlöslichen Übergangsmetallkatalysator aufweisend wasserlösliche Organophosphorliganden in der Reaktionszone. In diesem Verfahrensschritt erfolgt die katalytische Umsetzung der Edukt-Olefine zu den gewünschten Aldehyden. Die Umsetzung findet üblicherweise in einem Reaktor statt, in welchem die Edukte gasförmig eingespeist werden. Innerhalb des Reaktors liegt der Katalysator in einer flüssigen, wässrigen Phase gelöst vor, welche von den gasförmigen Edukten durchströmt und abgesättigt wird. Dieser Ort im Reaktor bildet erfindungsgemäß die Reaktionszone. In process step a), hydroformylation takes place by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen over a water-soluble transition metal catalyst having water-soluble organophosphorus ligands in the reaction zone. In this process step, the starting olefins are catalytically converted into the desired aldehydes. The reaction usually takes place in a reactor into which the starting materials are fed in in gaseous form. The catalyst is located inside the reactor liquid, aqueous phase, through which the gaseous starting materials flow and are saturated. According to the invention, this location in the reactor forms the reaction zone.
Unter dem Begriff wasserlösliche Organophosphorliganden können beispielsweise Under the term water-soluble organophosphorus ligands, for example
Verbindungen aus der Klasse der Triarylphosphine und der Diphosphine verstanden werden, die auf Grund des Vorliegens einer oder mehrerer Sulfonat- oder Carboxylatgruppen im Molekül in Wasser löslich sind. Die wasserlöslichen Triaryl-, insbesondere Compounds from the class of the triarylphosphines and the diphosphines are understood which are soluble in water due to the presence of one or more sulfonate or carboxylate groups in the molecule. The water-soluble triaryl, in particular
Triphenylphosphine folgen der allgemeinen Formel (I), Triphenylphosphines follow the general formula (I),
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wobei Ar1, Ar2, Ar3 jeweils unabhängig voneinander eine Phenyl- oder Naphthylgruppe, Y1,where Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 are each independently a phenyl or naphthyl group, Y 1 ,
Y2, Y3 jeweils unabhängig voneinander eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, eine geradkettige oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, ein Halogenatom, eine OH-, CN-, NO2- oder NR1R2-Gruppe, in der R1 und R2 jeweils für eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen stehen, bedeuten, X1, X2, X3 unabhängig voneinander für einen Carboxylat- (COO--) und/oder einen Sulfonat-(-S03 ) Rest stehen, mi, rri2, rrb gleiche oder verschiedene Zahlen von 0 bis 3 sind, wobei mindestens eine Zahl mi, rri2, rri3 gleich oder größer als 1 ist, und , n2, n3 gleiche oder verschiedene ganze Zahlen von 0 bis 5 sind. Die negative Ladung von X1, X2, X3 ist durch Gegenionen, beispielsweise Alkalimetallionen, Erdalkalimetall- oder Zinkionen, Ammonium- oder quaternäre Ammoniumionen neutralisiert. Bevorzugt werden wasserlösliche Triarylphosphine der vorstehend beschriebenen allgemeinen Formel, in der Ar jeweils einen Phenylrest und die X jeweils einen Sulfonatrest oder einen Carboxylatrest bedeuten. Beispiele für diese Verbindungsklasse der oben wiedergegebenen allgemeinen Formel sind Triphenylphosphin- tri-Natrium-trisulfonat (TPPTS), T riphenylphosphin-tri-(tetraalkylammonium)-trisulfonat, Triphenylphosphin-tri-Natrium-tricarboxylat. Die sulfonierten oder carboxylierten Y 2 , Y 3 each independently represent a straight-chain or branched alkyl group with 1 to 8 carbon atoms, a straight-chain or branched alkoxy group with 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an OH, CN, NO2 or NR 1 R 2 group in which R 1 and R 2 each represent a straight-chain or branched alkyl group with 1 to 8 carbon atoms, X 1 , X 2 , X 3 independently of one another represent a carboxylate (COO--) and / or a sulfonate - (- S0 3 ) radical, mi, rri2, rrb are identical or different numbers from 0 to 3, where at least one number mi, rri2, rri3 is equal to or greater than 1, and, n2, n3 are the same or are different integers from 0 to 5. The negative charge of X 1 , X 2 , X 3 is neutralized by counter ions, for example alkali metal ions, alkaline earth metal or zinc ions, ammonium or quaternary ammonium ions. Preference is given to water-soluble triarylphosphines of the general formula described above in which Ar is each a phenyl radical and X is each a sulfonate radical or a carboxylate radical. Examples of this class of compounds of the general formula given above are triphenylphosphine trisodium trisulfonate (TPPTS), tri-phenylphosphine tri (tetraalkylammonium) trisulfonate, triphenylphosphine tri-sodium tricarboxylate. The sulfonated or carboxylated ones
Arylphosphine können als reine Verbindungen eingesetzt werden. Es können aber auch Gemische aus Phosphinen verwendet werden, die unterschiedlich viele Sulfonat- oder Carboxylatgruppen tragen. Besonders bevorzugt kann als wasserlöslicher Organophosphor- Komplexligand Triphenylphosphin-tri-Natrium-trisulfonat nach der Formel (II) eingesetzt werden: Arylphosphines can be used as pure compounds. But it can also Mixtures of phosphines are used, which carry different numbers of sulfonate or carboxylate groups. Triphenylphosphine tri-sodium trisulfonate according to the formula (II) can be used particularly preferably as the water-soluble organophosphorus complex ligand:
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Als wasserlösliche Diphosphine eignen sich ebenfalls sulfonierte Diphosphine der allgemeinen Formeln (III) und (IV) Sulfonated diphosphines of the general formulas (III) and (IV) are also suitable as water-soluble diphosphines
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In (III) steht ein jedes n4 und ns unabhängig voneinander für 0 oder 1 , wobei die Verbindung der Formel (III) bis sechs -SChM-Gruppen enthalten kann. In (III) each n4 and ns independently of one another stands for 0 or 1, it being possible for the compound of the formula (III) to contain up to six -SChM groups.
In (IV) steht ein jedes hb, m, ns und ng unabhängig voneinander für 0 oder 1 , wobei die Verbindung der Formel (IV) vier bis acht -SChM-Gruppen enthält. In (IV) each hb, m, ns and ng independently of one another stands for 0 or 1, the compound of the formula (IV) containing four to eight -SChM groups.
In den Formeln (III) und (IV) steht M für Ammonium, ein einwertiges Metall oder das Äquivalent eines mehrwertigen Metalls, insbesondere für Natrium, Kalium, Calcium oder Barium. In the formulas (III) and (IV), M stands for ammonium, a monovalent metal or the equivalent of a polyvalent metal, in particular for sodium, potassium, calcium or barium.
Im Verfahrensschritt b) wird die Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Reduzierung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone verringert und mindestens ein Teil der Katalysatorlösung aus dem Reaktionssystem entnommen, wobei die Teilschritte der In process step b), the concentration of the olefins in the reaction zone is reduced by reducing the olefin feed to the reaction zone and at least part of the catalyst solution is removed from the reaction system, the partial steps of
Katalysatorlösung-Entnahme und der Verringerung der Olefin-Konzentration in dieser oder umgekehrter Reihenfolge, gleichzeitig oder nacheinander erfolgen können. Die Catalyst solution removal and the reduction in the olefin concentration can take place in this or the reverse order, simultaneously or in succession. The
Konzentration der Olefine kann beispielsweise durch einen Stopp der Einspeisung und Abreagieren der sich noch im Reaktor befindlichen Verbindungen erreicht werden. The concentration of the olefins can be achieved, for example, by stopping the feed and allowing the compounds still in the reactor to react.
Zweckmäßigerweise wird die molare Konzentration der Olefine in diesen Schritt auf 10%, bevorzugt 5%, bevorzugt auf weniger als 1%, bezogen auf die im Verfahrensschritt a) vorherrschende Olefinkonzentration gebracht. Eine Teilmenge an Katalysatorlösung umfasst einen signifikanten Anteil an Katalysatorlösung, welcher größer ist als derjenige Teil, welcher beispielsweise im Rahmen von kontinuierlichen Umlaufverfahren aus der Reaktionszone abgeführt wird. Die Teilmenge kann ein Volumen von mehr als 5%, bevorzugt mehr als 10%, bevorzugt mehr als 15% und des Weiteren bevorzugt mehr als 20% der gesamten wässrigen Katalysatorlösung umfassen. Dieser Verfahrensschritt kann beispielsweise durch das Abführen der Katalysatorlösung eingeleitet werden. Anschließend kann dann die The molar concentration of the olefins in this step is expediently brought to 10%, preferably 5%, preferably less than 1%, based on the olefin concentration prevailing in process step a). A partial amount of catalyst solution comprises a significant proportion of catalyst solution, which is greater than that part which is removed from the reaction zone, for example in the context of continuous circulation processes. The partial amount can have a volume of more than 5%, preferably more than 10%, preferably more than 15% and furthermore preferably more than 20% of the total aqueous Include catalyst solution. This process step can be initiated, for example, by removing the catalyst solution. Then the
Olefinkonzentration reduziert werden. Bevorzugt kann das Ablassen der Katalysatorlösung aber erst nach der Reduzierung der Olefinkonzentration erfolgen. Olefin concentration can be reduced. However, the catalyst solution can preferably only be drained off after the olefin concentration has been reduced.
Das Reaktionssystem wird dabei aus der Reaktionszone im Reaktor und gegebenenfalls vorliegender, weiterer Einrichtungen, wie dem Katalysator- Kreislaufstrom gebildet. Der Katalysator muss also nicht zwangsläufig direkt vom Reaktionsort abgezogen werden. Es ist möglich, dass der Katalysator im Kreis geführt wird und die Entnahme des Katalysators an einer anderen Stelle des Kreislaufes durchgeführt wird. Diese Maßnahme führt zwangsläufig auch zu einer Reduzierung der Katalysatormenge in der Reaktionszone. The reaction system is formed from the reaction zone in the reactor and any further devices present, such as the circulating catalyst stream. The catalyst does not necessarily have to be withdrawn directly from the reaction site. It is possible for the catalyst to be circulated and the catalyst to be removed at another point in the circuit. This measure inevitably also leads to a reduction in the amount of catalyst in the reaction zone.
Im Verfahrensschritt c) erfolgt das Zuführen eines Lösemittels, einer Übergangsmetallquelle und wasserlöslicher Organophosphorliganden zum Reaktionssystem, wobei die Zuführung der Komponenten gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgen kann. Das abgeführte Katalysatorvolumen kann also teilweise, ganz oder in Überschuss durch ein Lösemittel, beispielsweise Wasser, ersetzt werden. Zu der nun verdünnten In process step c), a solvent, a transition metal source and water-soluble organophosphorus ligands are fed to the reaction system, and the components can be fed in simultaneously or in any order. The volume of catalyst removed can therefore be partially, completely or in excess replaced by a solvent, for example water. To the now diluted
Katalysatorlösung in der Reaktionszone können dann die Übergangsmetallquelle und daran anschließend der wasserlösliche Organophosphorligand zugeführt werden. Die letzteren Zugaben können beispielsweise in Form konzentrierter wässriger Lösungen mit einem Teil des Lösemittels erfolgen. Es ist aber auch möglich, sämtliche Komponenten, Lösemittel, Übergangsmetallquelle und Komplexligand als eine Lösung dem Reaktionssystem zuzuführen. Das Zusammenführen der Bestandteile kann dabei in der Reaktionszone oder aber im Reaktionssystem erfolgen. Des Weiteren ist es auch möglich den Komplexliganden, zumindest teilweise, schon als Teil der Übergangsmetallquelle mit zuzuführen. Dies bedeutet, dass beispielsweise schon ein präformierter Katalysatorkomplex mit The transition metal source and then the water-soluble organophosphorus ligand can then be added to the catalyst solution in the reaction zone. The latter additions can be made, for example, in the form of concentrated aqueous solutions with some of the solvent. However, it is also possible to supply all components, solvents, transition metal source and complex ligand to the reaction system as a solution. The components can be brought together in the reaction zone or else in the reaction system. Furthermore, it is also possible to supply the complex ligands, at least in part, as part of the transition metal source. This means that, for example, a preformed catalyst complex with
wasserlöslichen Organophosphor-Komplexliganden als Übergangsmetallquelle eingesetzt werden kann. Mögliche nicht präformierte, wasserlösliche Übergangsmetallquellen sind beispielsweise Rhodiumquellen wie beispielsweise [Rh(octanoat)2]2, [Rh(acac)(CO)2], [Rh(2- Ethylhexanoat)3], [Rh(2-Ethylhexanoat)2]2, [Rh(acac)(cod)], [Rh(cod)CI]2, [Rh(acac)3], water-soluble organophosphorus complex ligands can be used as transition metal source. Possible non-preformed, water-soluble transition metal sources are, for example, rhodium sources such as [Rh (octanoate) 2] 2, [Rh (acac) (CO) 2], [Rh (2-ethylhexanoate) 3], [Rh (2-ethylhexanoate) 2] 2, [Rh (acac) (cod)], [Rh (cod) CI] 2, [Rh (acac) 3],
[Rh(cod)2]BF4, [Rh(OAc)3] oder Mischungen dieser. Nach der Zuführung der Komponenten kann die neue Katalysatorlösung unter Synthesegas für eine gewisse Zeit präformiert werden, wobei die Übergangsmetallquelle unter den angewandten chemischen und physikalischen Bedingungen sowie in Anwesenheit der entsprechenden wasserlöslichen Organophosphorliganden in den aktiven Katalysator überführt wird. [Rh (cod) 2 ] BF 4 , [Rh (OAc) 3 ] or mixtures thereof. After the components have been added, the new catalyst solution can be preformed under synthesis gas for a certain period of time, the transition metal source being under the chemical and applied conditions physical conditions and in the presence of the corresponding water-soluble organophosphorus ligands is converted into the active catalyst.
Im Verfahrensschritt d) erfolgt dann die Erhöhung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Erhöhung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone und Hydroformylierung durch zur Reaktion bringen der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Die Erhöhung der Olefinkonzentration in der Reaktionszone kann dabei durch Starten der Einspeisung des gasförmigen Olefins erfolgen. Zweckmäßigerweise kann die Olefinkonzentration auf denjenigen Wert erhöht werden, wie er im Verfahrensschritt a) vorlag. Es ist aber auch möglich durch die gesteigerte Katalysatoraktivität eine höhere Olefinkonzentration einzuspeisen. Durch die erneute Zufuhr des Olefins zur Reaktionszone werden dann mittels des Synthesegases wieder metallkatalysiert Aldehyde gebildet. In process step d), the concentration of the olefins in the reaction zone is then increased by increasing the olefin feed to the reaction zone and hydroformylation by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen. The olefin concentration in the reaction zone can be increased by starting the feed of the gaseous olefin. The olefin concentration can expediently be increased to the value that was present in process step a). However, it is also possible to feed in a higher olefin concentration due to the increased catalyst activity. As the olefin is fed back into the reaction zone, metal-catalyzed aldehydes are then formed again by means of the synthesis gas.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann im Verfahrensschritt b) der Teilschritt der Verringerung der Olefin-Konzentration vor der Teilentnahme der In a preferred embodiment of the process, in process step b) the partial step of reducing the olefin concentration before the partial withdrawal of the
Katalysatorlösung erfolgen. Es hat sich für die Unterbrechungszeiten der Hydroformylierung als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Reduzierung der Olefinkonzentration vor der Teilentnahme der Katalysatorlösung erfolgt. Da in dieser Variante eine größere Catalyst solution take place. It has been found to be particularly advantageous for the interruption times in the hydroformylation that the reduction in the olefin concentration takes place before the partial removal of the catalyst solution. Since in this variant a larger
Katalysatorkonzentration vorliegt, kann die Olefinkonzentration im Vergleich zu einer Ausgestaltung, in dem ein Teil der Katalysatorlösung schon entfernt wäre, schneller reduziert werden. Vorteilhafterweise wird in dieser Ausgestaltung weniger Olefin mit der Katalysator- Teilmenge ausgeschleust. If the catalyst concentration is present, the olefin concentration can be reduced more quickly compared to an embodiment in which part of the catalyst solution has already been removed. In this embodiment, less olefin is advantageously discharged with the partial amount of catalyst.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann im Verfahrensschritt b) die molare Olefin-Konzentration in der Reaktionszone um größer oder gleich 50% und kleiner oder gleich 100% bezogen auf die Olefin-Konzentration in der Reaktionszone im In a preferred embodiment of the process, in process step b) the molar olefin concentration in the reaction zone can be greater than or equal to 50% and less than or equal to 100% based on the olefin concentration in the reaction zone
Verfahrensschritt a) verringert werden. Zum Erhalt eines möglichst aktiven Katalysators nach der Teilsubstitution der Katalysatorlösung hat es sich als besonders günstig herausgestellt, dass der Olefingehalt in der Reaktionszone signifikant reduziert wird. Besonders bevorzugt kann die Substitution ganz in Abwesenheit von Olefinen in der Reaktionszone erfolgen. Dies kann zu besonders aktiven und selektiven Katalysatoren in der Reaktionszone nach der Substitution führen, welches die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens verbessert. Zur Bestimmung der noch vorliegenden Olefinkonzentration in der Reaktionszone können GC- Methoden herangezogen werden. Innerhalb eines bevorzugten Aspektes des Verfahrens kann im Verfahrensschritt b) ein Volumen von größer oder gleich 10% und kleiner oder gleich 50% an wässriger Process step a) can be reduced. In order to obtain the most active catalyst possible after partial substitution of the catalyst solution, it has been found to be particularly advantageous that the olefin content in the reaction zone is significantly reduced. The substitution can particularly preferably take place entirely in the absence of olefins in the reaction zone. This can lead to particularly active and selective catalysts in the reaction zone after the substitution, which improves the economy of the entire process. GC methods can be used to determine the olefin concentration still present in the reaction zone. Within a preferred aspect of the process, in process step b) a volume of greater than or equal to 10% and less than or equal to 50% of aqueous
Katalysatorlösung dem Reaktionssystem entnommen werden. Zum Erhalt eines möglichst wirtschaftlichen Verfahrens haben sich oben angegebene Teilentnahmemengen als besonders geeignet herausgestellt. Kleinere Entnahmemengen können zu einer nur ungenügenden Wiederherstellung der Katalysatoraktivität und höhere Entnahmemengen zu einer zu großen Störung des Gleichgewichts in der Reaktionszone führen. Bevorzugt kann das Teilentnahmevolumen des Weiteren > 15% und < 45%, weiterhin bevorzugt > 20% und < 40% betragen. Catalyst solution can be taken out of the reaction system. In order to obtain the most economical method possible, the partial withdrawal amounts given above have proven to be particularly suitable. Smaller amounts withdrawn can lead to insufficient restoration of the catalyst activity and higher amounts withdrawn to an excessive disruption of the equilibrium in the reaction zone. The partial withdrawal volume can also preferably be> 15% and <45%, further preferably> 20% and <40%.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann das im Verfahrensschritt c) zugeführte Volumen flüssiger Komponenten größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 200% bezogen auf die im Verfahrensschritt b) entnommene Katalysatorlösung betragen. Zum Erhalt einer sehr aktiven, reaktivierten Katalysatorlösung mit einem relativ geringen Anteil an störenden Katalysatorgiften, hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, dass das Volumen der aus der Reaktionszone entfernten Teilentnahmemenge durch das Volumen der neu zugefügten Komponenten annähernd ausgeglichen wird. Eine weitere Verdünnung durch Zugabe eines größeren Volumens, wie oben angegeben, ist üblicherweise innerhalb der angegebenen Grenzen unschädlich und kann zu einer weiteren Reduzierung des Salzgehaltes oder der organischen Komponenten in der wässrigen Katalysatorlösung beitragen. Diese Zugabemengen können zudem weitere Stellkomponenten sein, mit der man auf die erhöhte Effizienz der Katalysatorlösung reagieren kann. Geringere Volumina können nachteilig sein, da dies zu einer nur ungenügenden Verdünnung der Gesamtkatalysator phase in der Reaktionszone führen kann. In a further embodiment of the process, the volume of liquid components supplied in process step c) can be greater than or equal to 20% and less than or equal to 200% based on the catalyst solution withdrawn in process step b). In order to obtain a very active, reactivated catalyst solution with a relatively low proportion of disruptive catalyst poisons, it has been found to be particularly suitable that the volume of the partial withdrawal amount removed from the reaction zone is approximately compensated for by the volume of the newly added components. A further dilution by adding a larger volume, as indicated above, is usually harmless within the stated limits and can contribute to a further reduction in the salt content or the organic components in the aqueous catalyst solution. These added amounts can also be other setting components with which one can react to the increased efficiency of the catalyst solution. Smaller volumes can be disadvantageous since this can lead to insufficient dilution of the total catalyst phase in the reaction zone.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können im Verfahrensschritt c) als Übergangsmetallquelle Rhodium-Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Rhodium (Ill)-Salze wie Rh-2-ethylhexanoat, -acetat, -oxalat, -propionat, -malonat, Rh(NOs)3, In a further embodiment of the process, in process step c), as transition metal source, rhodium compounds selected from the group of rhodium (III) salts such as Rh-2-ethylhexanoate, acetate, oxalate, propionate, malonate, Rh (NOs ) 3,
Rh(S04)3, RhCh oder der Rhodiumkomplexverbindungen wie Rh (S0 4 ) 3 , RhCh or the rhodium complex compounds such as
Cyclopentadienylrhodiumverbindungen, [RhCI(Cyclooctadien-1 ,5)]2, Rhodiumacetylacetonat, der Rhodiumcarbonylverbindungen wie Rh3(CO)i2, Rh6(CO)i6 oder in Form der Cyclopentadienylrhodium compounds, [RhCl (Cyclooctadiene-1,5)] 2 , rhodium acetylacetonate, the rhodium carbonyl compounds such as Rh3 (CO) i2, Rh 6 (CO) i 6 or in the form of
verschiedenen Rhodiumoxide oder Mischungen mindestens zweier Verbindungen daraus zugegeben werden. Diese Gruppe an Rh-Verbindungen hat sich als besonders geeignete Rhodiumquelle herausgestellt. Diese Verbindungen lassen sich unter den physikalischen und chemischen Bedingungen des Reaktionssystems oder der Reaktionszone schnell in die gewünschte aktive Katalysatorspezies überführen und liefern nach kurzen various rhodium oxides or mixtures of at least two compounds thereof are added. This group of Rh compounds has proven to be particularly suitable Exposed rhodium source. These compounds can be converted rapidly into the desired active catalyst species under the physical and chemical conditions of the reaction system or the reaction zone and deliver after a short period of time
Präformierungszeiten hohe Produktivitäten und Selektivitäten. Dies kann zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und der Standzeit des Verfahrens beitragen. Insbesondere kann man sich durch den Einsatz dieser Rhodiumquellen weitere Aufbauten zur Präformierung des Katalysators sparen, da die Formierung des Katalysators, also die Umwandlung in den aktiven Katalysator mit Wasserstoff, Kohlenmonoxid und wasserlöslichen Organophosphor- Komplexliganden, in der Reaktionszone selbst stattfindet. Preformation times high productivity and selectivity. This can contribute to increasing the economy and the service life of the process. In particular, the use of these rhodium sources can save additional structures for preforming the catalyst, since the formation of the catalyst, i.e. the conversion into the active catalyst with hydrogen, carbon monoxide and water-soluble organophosphorus complex ligands, takes place in the reaction zone itself.
Im Rahmen eines weiteren, bevorzugten Aspektes des Verfahrens können im As part of a further, preferred aspect of the method, in
Verfahrensschritt c) als Übergangsmetallquelle präformierte Rhodium-Komplexe mit Process step c) with preformed rhodium complexes as transition metal source
Organophosphorliganden zum Reaktionssystem zugegeben werden. Zur Verkürzung der Präformierungszeit des Katalysators in der Reaktionszone hat es sich als günstig Organophosphorus ligands are added to the reaction system. It has proven to be advantageous to shorten the preformation time of the catalyst in the reaction zone
herausgestellt, dass als Rhodiumquelle schon präformierte Katalysatoren der Reaktionszone zugeführt werden. In dieser findet dann eine schnellere Gleichgewichtseinstellung und Adaption auf die Reaktionsbedingungen statt. Auf diese Art können sehr kurze pointed out that already preformed catalysts are fed to the reaction zone as a rhodium source. In this, equilibrium is established more quickly and adaptation to the reaction conditions takes place. This can be very short
Unterbrechungen der Synthese zur Substitution der Katalysatorlösung gewährleistet werden. Interruptions in the synthesis to substitute the catalyst solution can be guaranteed.
Innerhalb einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können im Verfahrensschritt c) Organophosphorliganden in einem molaren Verhältnis von größer oder gleich 20 und kleiner oder gleich 400 bezogen auf die in Verfahrensschritt b) entnommene Within a further embodiment of the process, organophosphorus ligands can be used in process step c) in a molar ratio of greater than or equal to 20 and less than or equal to 400 based on the amount removed in process step b)
Übergangsmetallmenge zugegeben werden. Zur schnellen Einstellung einer möglichst aktiven Katalysatorgesamtheit in der Reaktionszone hat sich der Zusatz oben angegebener Liganden als besonders geeignet herausgestellt. Diese Menge kann zu einer besonders schnellen Präformierung der durch die Zugabe von Organophosphorliganden neu gebildeten Rhodium-Phosphin-Komplexe und, darüber hinaus, zu einer Reaktivierung der in der Reaktionszone verbliebenen Katalysatoren beitragen. Letztere wurden ggf. durch Transition metal amount are added. The addition of the abovementioned ligands has been found to be particularly suitable for the rapid establishment of the most active possible catalyst assembly in the reaction zone. This amount can contribute to a particularly rapid preformation of the rhodium-phosphine complexes newly formed by the addition of organophosphorus ligands and, moreover, to a reactivation of the catalysts remaining in the reaction zone. The latter were possibly through
Katalysatorgifte in ihrer Syntheseleistung und/oder Selektivität beeinträchtigt. Höhere Verhältnisse können zu einer zu hohen organischen/Salz-Belastung der wässrigen Phase und niedrigere Verhältnisse zu einer nur ungenügenden Reaktivierung der Katalysator- Metallzentren führen. Innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann im Verfahrensschritt c) eine Lösung einer Rhodium-Verbindung umfassend Organophosphorliganden dem Catalyst poisons impaired in their synthesis performance and / or selectivity. Higher ratios can lead to an excessively high organic / salt loading of the aqueous phase and lower ratios to inadequate reactivation of the catalyst metal centers. Within a preferred embodiment of the process, a solution of a rhodium compound comprising organophosphorus ligands can be used in process step c)
Reaktionssystem zugeführt werden. Zur Vereinfachung der Zugabeschritte und zur schnellen Gleichgewichtseinstellung, hat sich eine gleichzeitige Zugabe einer nicht präformierten Lösung einer Rhodium-Verbindung, welche zudem wasserlösliche Organophosphorliganden aufweist, als besonders geeignet herausgestellt. Durch diese Verfahrensführung entfallen weitere technische Aufbauten, um eine Präformierung des Katalysators zu erreichen. Des Weiteren kann die Präformierung in der Reaktionszone im Vergleich zu einer getrennten Zugabe der Komponenten schneller erfolgen. Bevorzugt kann die Zugabe auch direkt zur Reaktionszone erfolgen. Reaction system are supplied. Simultaneous addition of a non-preformed solution of a rhodium compound, which also has water-soluble organophosphorus ligands, has been found to be particularly suitable to simplify the addition steps and to quickly establish equilibrium. This procedure eliminates the need for additional technical structures in order to preform the catalyst. Furthermore, the preforming in the reaction zone can take place more quickly than if the components were added separately. The addition can preferably also take place directly to the reaction zone.
In einem bevorzugten Aspekt des Verfahrens können im Verfahrensschritt c) vor der Zuführung der Übergangsmetallquelle Organophosphorliganden dem Reaktionssystem zugeführt werden. Sollte die Katalysatorlösung schon einen hohen Grad an In a preferred aspect of the process, organophosphorus ligands can be fed to the reaction system in process step c) before the transition metal source is fed in. The catalyst solution should already be at a high level
Alterungserscheinungen, wie beispielsweise ein ungünstig verändertes/verschlechtertes Isomerenverhältnis oder eine nur sehr ungenügende Aktivität zeigen, kann es sich als günstig heraussteilen, dass vor der Zugabe der Übergangsmetallquelle erst einmal die in der Reaktionszone verbleibende Restmenge an Katalysatorlösung mit einem wasserlöslichen Organophosphorliganden in Kontakt gebracht wird, bevor die frische Übergangsmetallquelle hinzugefügt wird. Diese Verfahrensführung kann zu einer selektiveren Aktivierung des verbliebenen Katalysators beitragen und man erhält, im Vergleich mit einer gleichzeitigen Zugabe von Übergangsmetallquelle und Organophosphorliganden, in Summe einen aktiveren und selektiveren Katalysator in der Reaktionszone. Die Zugabe der Signs of aging, such as an unfavorably changed / worsened isomer ratio or only very inadequate activity, it can turn out to be beneficial that the residual amount of catalyst solution remaining in the reaction zone is brought into contact with a water-soluble organophosphorus ligand before the transition metal source is added, before the fresh transition metal source is added. This procedure can contribute to a more selective activation of the remaining catalyst and, in comparison with a simultaneous addition of a transition metal source and organophosphorus ligands, a more active and more selective catalyst is obtained in the reaction zone. The addition of the
Organophosphorliganden kann dabei direkt in die Reaktionszone oder beispielsweise über die Zugabe in den Katalysatorkreislauf in das Reaktionssystem erfolgen. Organophosphorus ligands can take place directly in the reaction zone or, for example, via addition to the catalyst circuit in the reaction system.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann im According to a further, preferred embodiment of the method, im
Verfahrensschritt c) zuerst eine Teilmenge des Lösemittels, dann die in einem Lösemittel gelöste Übergangsmetallquelle und anschließend die Organophosphorliganden dem Process step c) first a portion of the solvent, then the transition metal source dissolved in a solvent and then the organophosphorus ligands
Reaktionssystem zugeführt werden. Für eine gesteuerte Reaktionsführung hat es sich als besonders geeignet herausgestellt, dass die Zugabe in diesem Verfahrensschritt in oben angegebener Reihenfolge abläuft. Durch die sequentielle Zugabe kann immer erst eine verdünnte wässrige Katalysatorlösung in der Reaktionszone erhalten werden, zu welcher dann die weiteren Komponenten hinzugegeben werden. Durch geeignete technische Maßnahmen oder durch die Synthesegas- Konvektion der Lösung in der Reaktionszone kann die Gleichgewichtseinstellung zudem beschleunigt werden. Reaction system are supplied. For a controlled conduct of the reaction it has been found to be particularly suitable for the addition in this process step to take place in the order given above. As a result of the sequential addition, a dilute aqueous catalyst solution can always first be obtained in the reaction zone, to which then the other components are added. The establishment of equilibrium can also be accelerated by suitable technical measures or by the synthesis gas convection of the solution in the reaction zone.
Nach einer bevorzugten Charakteristik des Verfahrens kann durch die Verfahrensschritte b) und c) die Gesamtkonzentration vorliegender organischer Liganden und Salze in der wässrigen Lösung der Reaktionszone um größer oder gleich 10% und kleiner oder gleich 50% im Vergleich zu der Konzentration der organischen Liganden und der Salze in der wässrigen Lösung der Reaktionszone am Ende des Verfahrensschrittes a) reduziert werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist, den Salzgehalt und/oder die organische Fracht in der wässrigen Katalysatorlösung der Reaktionszone deutlich zu reduzieren. Insbesondere kann die Konzentration der Liganden- Abbauprodukte reduziert werden, wodurch sich die Langlebigkeit des Katalysators in der Reaktionszone insgesamt erhöht. Die Menge an phosphororganischen Liganden in der wässrigen Lösung kann beispielsweise über HPLC-Messungen bestimmt werden. According to a preferred characteristic of the method, the total concentration of organic ligands and salts present in the aqueous solution of the reaction zone by method steps b) and c) can be greater than or equal to 10% and less than or equal to 50% compared to the concentration of the organic ligands and the Salts in the aqueous solution of the reaction zone are reduced at the end of process step a). Surprisingly, it has been found that the process according to the invention is able to significantly reduce the salt content and / or the organic load in the aqueous catalyst solution of the reaction zone. In particular, the concentration of the ligand degradation products can be reduced, as a result of which the longevity of the catalyst in the reaction zone is increased overall. The amount of organophosphorus ligands in the aqueous solution can be determined, for example, via HPLC measurements.
Insbesondere kann der Anteil an TPPTS-Abbauprodukten reduziert werden, welches zu einer Verbesserung des Isomerenverhältnisses führt. Zu den organischen Liganden zählen dabei insbesondere Komplexbildner mit einem Kohlenstoffgerüst und Heteroatomen, wobei die Komplexbildung über die Heteroatome verläuft. Die organischen Liganden umfassen also die gewünschten, funktionalen Organophosphorliganden sowie deren Abbauprodukte. In particular, the proportion of TPPTS degradation products can be reduced, which leads to an improvement in the isomer ratio. The organic ligands include in particular complexing agents with a carbon skeleton and heteroatoms, the complex formation taking place via the heteroatoms. The organic ligands thus include the desired, functional organophosphorus ligands and their degradation products.
Zusätzlich zählen zu der Gruppe der organischen Liganden auch die Liganden der wasserlöslichen, zugesetzten Übergangsmetallquellen, beispielsweise in Form von Acetat oder ähnlichen Verbindungen mit Kohlenstoff- und Heteroatomanteil. In addition, the group of organic ligands also includes the ligands of the water-soluble, added transition metal sources, for example in the form of acetate or similar compounds with carbon and heteroatom content.
Innerhalb einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Verfahrensschritt c) der pH-Wert in der wässrigen Lösung der Reaktionszone nach Zugabe der Komponenten auf einen Bereich von größer oder gleich pH 4 und kleiner oder gleich pH 10 eingestellt werden. Zum Erhalt einer möglichst hohen Katalysatoraktivität hat es sich zudem als hilfreich herausgestellt, nach der Zugabesequenz den pH-Wert der Katalysatorlösung in der Within a further embodiment of the process, in process step c) the pH in the aqueous solution of the reaction zone can be adjusted to a range of greater than or equal to pH 4 and less than or equal to pH 10 after adding the components. In order to obtain the highest possible catalyst activity, it has also proven helpful to check the pH of the catalyst solution in the after the addition sequence
Reaktionszone einzustellen. Dies kann durch bekannte Stellmittel wie anorganische Säuren oder Basen erfolgen. Es ist auch möglich, die neu zugegebene Katalysatormenge schon mit diesen zu versehen und so eine Beschleunigung der Prozess-/Reaktivierungszeiten zu erreichen. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann der pH-Wert zwischen größer oder gleich pH 5 und kleiner oder gleich pH 8, des Weiteren bevorzugt zwischen größer oder gleich pH 5,5 und kleiner oder gleich pH 7 eingestellt werden. Set reaction zone. This can be done using known adjusting agents such as inorganic acids or bases. It is also possible to provide the newly added amount of catalyst with this already and thus to achieve an acceleration of the process / reactivation times. In a further preferred embodiment, the pH can be greater than or equal to or equal to pH 5 and less than or equal to pH 8, furthermore preferably between greater than or equal to pH 5.5 and less than or equal to pH 7.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann das molare Verhältnis von In a further embodiment of the method, the molar ratio of
zugegebenen Organophosphorliganden zu zugegebenen Übergangsmetall im added organophosphorus ligands to added transition metal in the
Verfahrensschritt c) größer oder gleich 20 und kleiner oder gleich 500 betragen. Zur Method step c) be greater than or equal to 20 and less than or equal to 500. To
Stabilisierung der Übergangsmetallquelle und zur Beschleunigung der Gleichgewichts einstellung hat es sich als günstig herausgestellt, dass der wasserlösliche Stabilization of the transition metal source and to accelerate the equilibrium setting, it has been found to be beneficial that the water-soluble
Organophosphorligand in diesem Schritt in einem hohen Überschuss eingesetzt wird. Organophosphorus ligand is used in a large excess in this step.
Bevorzugte Verhältnisse liegen des Weiteren zwischen größer oder gleich 120 und kleiner oder gleich 450 und bevorzugt bei größer oder gleich 150 und kleiner oder gleich 400. Furthermore, preferred ratios are between greater than or equal to 120 and less than or equal to 450 and preferably greater than or equal to 150 and less than or equal to 400.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann durch die According to a further preferred embodiment of the method, the
Verfahrensschritte b) und c) die Konzentration der anorganischen Kationen in der Lösung der Reaktionszone um größer oder gleich 5% reduziert werden. Es hat sich zudem als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass neben der Konzentration organischer Liganden in der Reaktionszone auch die Menge an anorganischen Kationen reduziert wird. Zu den anorganischen Kationen gehören beispielsweise Alkali- und Erdalkali-Ionen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein können diese Ionen anscheinend entweder Teil der Process steps b) and c) the concentration of the inorganic cations in the solution of the reaction zone can be reduced by greater than or equal to 5%. It has also been found to be very advantageous that, in addition to the concentration of organic ligands in the reaction zone, the amount of inorganic cations is also reduced. The inorganic cations include, for example, alkali and alkaline earth ions. Without being bound by theory, these ions can apparently either be part of the
Katalysatorkomplexe sein oder aber durch Änderung des Verteilungsgleichgewichtes des Olefins zwischen wässriger und organischer Phase zu einer Verbesserung der Löslichkeit der Olefine in die wässrige Phase beitragen. Durch eine Verringerung der Konzentration der Kationen wird also die Polarität der wässrigen Phase herabgesetzt und es kann ein vorteilhafteres Phasengleichgewicht für das Olefin erreicht werden. Letzteres kann insbesondere zu einer Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit beitragen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen kann die Konzentration der anorganischen Kationen in der Lösung der Reaktionszone um größer oder gleich 10%, besonders bevorzugt um größer oder gleich 15% reduziert werden. Diese Bereiche der Reduzierung der Kationen können zu einer besonders effizienten Wiederherstellung der Katalysatoraktivität beitragen. Die Be catalyst complexes or contribute to an improvement in the solubility of the olefins in the aqueous phase by changing the distribution equilibrium of the olefin between the aqueous and organic phases. By reducing the concentration of the cations, the polarity of the aqueous phase is reduced and a more advantageous phase equilibrium can be achieved for the olefin. The latter can in particular contribute to an increase in the reaction rate. In particularly preferred embodiments, the concentration of the inorganic cations in the solution of the reaction zone can be reduced by greater than or equal to 10%, particularly preferably by greater than or equal to 15%. These areas of reduction of the cations can contribute to a particularly efficient restoration of the catalyst activity. The
Messung der Konzentrationen kann beispielsweise über ICP-Methoden erfolgen. The concentrations can be measured using ICP methods, for example.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren und der zugehörigen Beispiele. Es zeigt die: Fig. 1 schematisch die Durchführung eines kontinuierlichen Ruhrchemie-/Rhone-Poulenc- Hydroformylierungsverfahren; Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the subclaims and from the following description of the figures and the associated examples. It shows the: 1 schematically shows the implementation of a continuous Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc hydroformylation process;
Fig. 2 schematisch den Verfahrensablauf bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Hydroformylierungsverfahren. 2 schematically shows the process sequence when carrying out the hydroformylation process according to the invention.
Die Figur 1 zeigt schematisch die Durchführung eines kontinuierlichen Ruhrchemie-/Rhone- Poulenc-Hydroformylierungsverfahren. Zu einer wässrigen, aktiven Katalysatorlösung in einer Reaktionszone werden kontinuierlich das Olefin-Edukt und Synthesegas zugeführt. Durch die angewandten Reaktionsbedingungen kommt es zu einem chemischen Abbau des Katalysators, wodurch sich die Syntheseleistung und die Selektivität der Umsetzung verschlechtern. Als Reaktion auf die Verschlechterung wird in zeitlichen Abständen zusätzlicher Ligand, ein wasserlöslicher Organophosphor-Komplexligand, wie beispielsweise TPPTS, zur Reaktionszone gegeben. Aufgrund der Gleichgewichtsreaktion mit dem neu hinzugefügten Liganden und unter partieller Verdrängung der Katalysatorgifte aus den Metallkomplexen verbessert sich sowohl die Syntheseleistung als auch das FIG. 1 shows schematically the implementation of a continuous Ruhrchemie- / Rhone-Poulenc hydroformylation process. The olefin starting material and synthesis gas are fed continuously to an aqueous, active catalyst solution in a reaction zone. The reaction conditions used lead to a chemical degradation of the catalyst, as a result of which the synthesis performance and the selectivity of the conversion deteriorate. In response to the deterioration, additional ligand, a water-soluble organophosphorus complex ligand such as TPPTS, is added to the reaction zone at intervals. Due to the equilibrium reaction with the newly added ligand and with partial displacement of the catalyst poisons from the metal complexes, both the synthesis performance and that improve
Isomerenverhältnis. Die Hydroformylierung wird dann wieder wie gewohnt unter Zuführung von Synthesegas und Olefin fortgesetzt. Nach mehrmaligen Zugaben des wasserlöslichen Organophosphor-Komplexliganden ist die Salz- und die organische Fracht in der Isomer ratio. The hydroformylation is then continued as usual with the addition of synthesis gas and olefin. After multiple additions of the water-soluble organophosphorus complex ligand, the salt and organic load is in the
Katalysatorlösung allerdings so hoch, dass die Reaktion beendet und die gesamte Catalyst solution, however, so high that the reaction ends and the entire
Katalysatorlösung aufgearbeitet werden muss. Catalyst solution must be worked up.
Die Figur 2 stellt schematisch den Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Nach einer gewissen Laufzeit der Hydroformylierung ergibt sich wie in dem Stand der Technik Verfahren eine partielle Deaktivierung der Metallkatalysatoren, welches sich durch eine verschlechterte Ausbeute und/oder ein verschlechtertes Isomerenverhältnis bemerkbar macht. In diesem Fall wird eine Teilmenge der Katalysatorlösung aus dem Reaktionsort oder dem Reaktionssystem ausgeschleust. Die ausgeschleuste Teilmenge wird durch FIG. 2 schematically shows the process sequence of the process according to the invention. After a certain duration of the hydroformylation, as in the prior art process, there is a partial deactivation of the metal catalysts, which is noticeable by a poorer yield and / or a poorer isomer ratio. In this case, a portion of the catalyst solution is discharged from the reaction site or the reaction system. The ejected portion is through
Lösungsmittel ersetzt und man erhält eine verdünnte Katalysatorlösung. Zudem wird gleichzeitig, vorab oder nach dem Ausschleusen, die Olefinmenge am Reaktionsort reduziert. Letzteres kann beispielsweise durch ein Stoppen der Olefin-Zufuhr und ein Ausreagieren des noch in der Reaktionszone vorhandenen Olefins erreicht werden. Zu der Olefin-verarmten Reaktionszone werden nun gleichzeitig oder nacheinander eine Replaces solvent and a dilute catalyst solution is obtained. In addition, at the same time, before or after the discharge, the amount of olefin at the reaction site is reduced. The latter can be achieved, for example, by stopping the supply of olefins and reacting to completion of the olefin still present in the reaction zone. To the Olefin-depleted reaction zone are now simultaneously or successively one
Rhodiumquelle, und weitere, wasserlösliche Organophosphor-Komplexliganden zugeführt. Diese supplementierte Katalysatorlösung wird unter Abwesenheit von Olefinen und Rhodium source, and other water-soluble organophosphorus complex ligands supplied. This supplemented catalyst solution is in the absence of olefins and
Anwesenheit von Synthesegas zu den aktiven Katalysatoren präformiert. Nach der Presence of synthesis gas preformed to the active catalysts. After
Präformierung wird die Olefinzufuhr wieder gestartet und die Hydroformylierung erfolgt mit einer deutlich besseren Syntheseleistung und einem verbesserten Isomerenverhältnis. Auf diese Art und Weise kann die kontinuierliche Hydroformylierungsreaktion, verglichen mit den Stand-der-Technik-Verfahren, über einen deutlich längeren Zeitraum gleichbleibend fortgeführt werden. Preformation, the olefin feed is restarted and the hydroformylation takes place with a significantly better synthesis performance and an improved isomer ratio. In this way, the continuous hydroformylation reaction can be continued consistently over a significantly longer period of time compared with the prior art processes.
Beispiele Examples
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der folgenden Beispiele aufgezeigt. The advantages of the process according to the invention are demonstrated by the following examples.
Beispiel 1 (nicht erfindungsgemäß, Zugabe erfolgt in Gegenwart von Olefin) Example 1 (not according to the invention, addition takes place in the presence of olefin)
Eine gebrauchte wässrige Katalysatorlösung (Rh mit TPPTS als Organophosphorliganden und einen Ligandenverhältnis P(lll):Rh von ca. 90:1) wurde in einer halbkontinuierlich arbeitenden Apparatur eingesetzt und bei 50 bar Synthesegasdruck, 137°C, pH 6,0 und einem Propylen-Einsatz von 60 g/h über 14 h betrieben. Man erhält als Maß für die A used aqueous catalyst solution (Rh with TPPTS as organophosphorus ligands and a ligand ratio P (III): Rh of approx. 90: 1) was used in a semi-continuous apparatus and at 50 bar synthesis gas pressure, 137 ° C, pH 6.0 and a propylene - Use of 60 g / h operated over 14 h. One gets as a measure for the
Produktivität des Katalysators einen p-Wert von 0,272 (kgAidehyd/LKatisg x h) als Productivity of the catalyst has a p-value of 0.272 (kg Aidehyd / L Katisg xh) than
Ausgangsniveau. Anschließend wurde in zwei Schritten 20% bzw. 35% der Starting level. Then, in two steps, 20% and 35% of the
Katalysatorlösung entnommen und jeweils mit der entsprechenden Menge deionisiertem Wasser ersetzt. Obwohl die Rhodiummenge am Reaktionsort durch diese beiden Catalyst solution removed and replaced with the appropriate amount of deionized water. Although the amount of rhodium at the reaction site by these two
Teilausschleusungen annähernd halbiert wurde, sank der p-Wert lediglich um ca. 20%. Durch die Verdünnung der Katalysatorlösung sank allerdings die Regioselektivität in Bezug auf das n-Aldehyd von 91% auf 89%. Die ursprüngliche Rhodiummenge im Reaktor wurde anschließend durch Zugabe von Rhodium(lll)-Acetat während der laufenden Hydroformylierung, also unter Zuführung von Synthesegas und Einsatzolefin, wiederhergestellt. Durch die Zugabe von Rhodium(lll)- Acetat erfolgte eine Absenkung des P(lll):Rh-Verhältnisses (219 vs. 112 ppm bzw. 74:1 vs. 43:1), wobei die Absenkung des Ligandenverhältnisses weder Auswirkungen auf die Partial discharges was almost halved, the p-value only decreased by approx. 20%. However, as a result of the dilution of the catalyst solution, the regioselectivity with respect to the n-aldehyde fell from 91% to 89%. The original amount of rhodium in the reactor was then restored by adding rhodium (III) acetate during the ongoing hydroformylation, that is, with the addition of synthesis gas and feed olefin. The addition of rhodium (III) acetate resulted in a lowering of the P (III): Rh ratio (219 vs. 112 ppm or 74: 1 vs. 43: 1), the lowering of the ligand ratio having no effect on the
Produktivität noch Selektivität zeigte. Eigentlich sollte es zu einer deutlichen Productivity still showed selectivity. Actually, it should be a clear one
Aktivitätszunahme durch die Zugabe weiteren Rhodiums kommen. Des Weiteren sollte die Regioselektivität durch das niedrigere P(lll):Rh-Verhältnis weiter absinken. Es ergaben sich für den Versuch folgende Werte: Increase in activity by adding more rhodium. Furthermore, the regioselectivity should decrease further due to the lower P (III): Rh ratio. The following values were obtained for the experiment:
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Tabelle 1: Beispiel 1 - Entnahme und Zugabe unter Standardbedingungen, insbesondere in Gegenwart von Olefin. 50 bar, 60 g/h Propyleneinsatz, pH 6,0, n-C4-al wird berechnet als nl(n+i) Table 1: Example 1 - withdrawal and addition under standard conditions, especially in the presence of olefin. 50 bar, 60 g / h propylene input, pH 6.0, n-C4-al is calculated as nl (n + i)
Durch obige Tabelle wird deutlich, dass die Supplementierung des entnommenen Rhodiums, ohne Zurückführen der Olefinkonzentration in der Reaktionszone, nur zu einem The above table makes it clear that the supplementation of the rhodium removed, without returning the olefin concentration in the reaction zone, only leads to one
ungenügenden Wiederanstieg der Syntheseleistung und zu keiner Verbesserung des n:i Isomerenverhältnisses führt. Diese Werte verbessern sich auch nicht als Funktion der Zeit, sodass dieser Effekt nicht auf kinetische Effekte, wie beispielsweise eine ungenügende Zeitspanne zur Bildung der eigentlichen aktiven Katalysatorspezies, zurückgeführt werden kann. Vermutlich konnte das als Rhodium(lll)-Acetat eingebrachte Metall unter den insufficient recovery of the synthesis output and no improvement in the n: i isomer ratio. These values also do not improve as a function of time, so that this effect cannot be attributed to kinetic effects, such as, for example, insufficient time for the formation of the actual active catalyst species. Presumably the metal introduced as rhodium (III) acetate could be among the
Reaktionsbedingungen überhaupt nicht oder nur zu einem ungenügenden Teil in den katalytisch aktiven Rhodium(l)-Komplex überführt werden. Eventuell ergibt sich aber auch eine verstärkte Deaktivierung des neu zugesetzten Rhodiums durch eine ungewünschte und konkurrierende Komplexbildung mit koordinierenden Ligandenabbauprodukten. UnterReaction conditions are not converted into the catalytically active rhodium (I) complex at all or only to an insufficient extent. However, there may also be increased deactivation of the newly added rhodium due to undesired and competing complex formation with coordinating ligand degradation products. Under
Umständen könnte das zugegebene Rhodium(lll) mit den in der Reaktionszone vorliegenden Olefinen stabile Rhodium(lll)-Alkenyl-Komplexe ausbilden, welche hydroformylierungs- inaktiv sind und unter den Bedingungen in der Reaktionszone nicht in katalytisch aktive Rhodium(l)-Komplexe überführt werden können. Under certain circumstances, the added rhodium (III) could form stable rhodium (III) -alkenyl complexes with the olefins present in the reaction zone, which hydroformylation are inactive and cannot be converted into catalytically active rhodium (I) complexes under the conditions in the reaction zone.
Beispiel 2 (erfindungsgemäßer Prozess, Ergänzung in Abwesenheit von Olefinen) Example 2 (process according to the invention, supplement in the absence of olefins)
Bei 126°C, 50 bar, einem Propylen-Einsatz von 60 g/h und einem pH von 6,0 wurde über ca. 23 h die Grundleistung der gebrauchten Katalysatorlösung mit p = 0, 155 (kgAidehyd/ atisg.x h). und 90,9% n-Aldehydanteil bestimmt. Anschließend wurde 21 % der Katalysatorlösung entnommen und der Volumenverlust mit Wasser ausgeglichen. Der p-Wert sank auf 0, 138 (kgAidehyd/ atisg.x h) und der n-Aldehydanteil auf 90,0%. Nach 36 h wurde die Anlage auf 10 bar entspannt und anschließend mit Synthesegas ein Druck von 50 bar eingestellt, wobei das im Reaktor vorhandene Propylen entfernt wurde. Entsprechend der zuvor entnommenen Katalysatormenge wurde Rhodium(lll)-Acetat zugegeben und die Katalysatorlösung 3 h bei 50 bar Synthesegasdruck sowie 121 °C gerührt. Anschließend wurde die Propylenzugabe wieder gestartet. Nach dieser Prozedur wurde ein deutlich erhöhter p-Wert von 0, 169 (kgAidehyd/ atisg.x h) erhalten. Dieser Wert für die Syntheseleistung liegt über denen des Ausgangsniveaus und ist für einen gebrauchten und aufgefrischten Katalysator bei 126°C hoch. Der p-Wert erlaubt eine Aussage über die erzielte Produktmenge pro At 126 ° C., 50 bar, with a propylene input of 60 g / h and a pH of 6.0, the basic output of the catalyst solution used was p = 0.155 (kg aidehyde / atisg. Xh) over about 23 h. and 90.9% n-aldehyde content determined. Subsequently, 21% of the catalyst solution was removed and the loss in volume was compensated for with water. The p-value fell to 0.138 (kg aidehyde / atisg. Xh) and the n-aldehyde content to 90.0%. After 36 h, the system was let down to 10 bar and then a pressure of 50 bar was set with synthesis gas, the propylene present in the reactor being removed. Rhodium (III) acetate was added in accordance with the amount of catalyst removed beforehand and the catalyst solution was stirred at 50 bar synthesis gas pressure and 121 ° C. for 3 h. The propylene addition was then restarted. After this procedure, a significantly increased p-value of 0.169 (kg Aidehyd / atisg. Xh) was obtained. This value for the synthesis output is above that of the initial level and is high for a used and refreshed catalyst at 126 ° C. The p-value allows a statement about the amount of product achieved per
Katalysatorvolumen und Zeit. Die Selektivität sank allerdings auf 89,8% n-Aldehyd. Nach 48 h wurde dem System der Ligand TPPTS zugegeben, um das P(lll):Rh auf ein Verhältnis von > 90: 1 zu steigern. Das durch das TPPTS eingebrachte Volumen hatte eine starke Catalyst volume and time. The selectivity fell to 89.8% n-aldehyde, however. After 48 h, the ligand TPPTS was added to the system in order to increase the P (III): Rh to a ratio of> 90: 1. The volume introduced by the TPPTS was strong
Verdünnung des Katalysatorkreislaufs und entsprechend der Rhodiumkonzentration zur Folge, was zu einer Abnahme von p-Wert auf p = 0, 130 (kgAidehyd/üotisg.x h) führte. Dilution of the catalyst circuit and correspondingly the rhodium concentration resulted, which led to a decrease from p-value to p = 0.130 (kg Aidehyd / o daily xh).
Berücksichtigt man die Verdünnung ergibt sich aber im Vergleich zum Beispiel 1 ein deutlich aktiverer Katalysator. Die Selektivität stieg zudem auf n-Anteil von 90,7%. Die Abwesenheit von Propylen während der Zugabe scheint also für eine effektive Rhodium(lll)-Addition entscheidend zu sein, da im Gegensatz zum Beispiel 1 sich höhere Produktivität und ein verbessertes Isomerenverhältnis nach der Zugabe einstellen. Zudem kann die Temperatur nach Supplementierung wieder abgesenkt werden, welches im weiteren Verfahrensverlauf wieder die Katalysatorstandzeit erhöhen kann. However, if the dilution is taken into account, a significantly more active catalyst results in comparison with Example 1. The selectivity also increased to n-proportion of 90.7%. The absence of propylene during the addition seems to be decisive for an effective rhodium (III) addition, since, in contrast to Example 1, higher productivity and an improved isomer ratio are established after the addition. In addition, the temperature can be lowered again after supplementation, which can increase the catalyst service life again in the further course of the process.
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Tabelle 2: Beispiel 2 - Entnahme und Zugabe unter modifizierten Bedingungen; 50 bar, 60 g/h Propyleneinsatz, pH 6,0, n-C4-al wird berechnet als nl(n+i) Table 2: Example 2 - removal and addition under modified conditions; 50 bar, 60 g / h propylene input, pH 6.0, n-C4-al is calculated as nl (n + i)
Beispiel 3 (erfindungsgemäß) Example 3 (according to the invention)
Die im Beispiel 2 beschriebene Prozedur wurde in einem weiteren Experiment bei 50 bar, 126°C, 140 g/h Propyleneinsatz und pH 6, vier Mal wiederholt. Die Zugabe der neuen Katalysatorlösung erfolgte immer in Abwesenheit von Edukt-Olefin. Das Hydroformylierungs- Grundniveau wurde zu p = 0,166 (kgAidehyd/ atisg.x h) und 92,5% n-C4-al bestimmt. Die Aktivität der Katalysatorlösung übertraf nach der Supplementierung des entfernten The procedure described in Example 2 was repeated four times in a further experiment at 50 bar, 126 ° C., 140 g / h propylene input and pH 6. The new catalyst solution was always added in the absence of starting olefin. The basic hydroformylation level was determined to be p = 0.166 (kg Aidehyd / atisg. Xh) and 92.5% n-C4-al. The activity of the catalyst solution exceeded after the supplementation of the removed
Katalysatorvolumens das Grundniveau und erhöhte sich im Schnitt auf p = 0,178 Catalyst volume the base level and increased on average to p = 0.178
(kgAidehyd/ atisg.x h). Die Regioselektivität nahm nach der 3. Sequenz bis auf 90,6% n-Anteil bei P(lll):Rh von 60:1 ab und wurde in der 4. Sequenz durch weitere Ligandenzugabe auf ein Verhältnis von 80:1 gesteigert, welches eine Selektivität von 91 ,1% ergab. (kg aidehyde / atisg. xh). The regioselectivity decreased after the 3rd sequence down to 90.6% n-content for P (III): Rh from 60: 1 and was increased in the 4th sequence by further addition of ligands to a ratio of 80: 1, which is a Selectivity of 91.1% gave.
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Tabelle 3.1 : Entnahme und Zugabe unter vollkontinuierlichen Bedingungen, Präformierung im Reaktor 3 h, 50 bar, 140 g/h Propyleneinsatz, pH 6,0, n-C4-al wird berechnet als nl(n+i) Table 3.1: Withdrawal and addition under fully continuous conditions, preforming in the reactor 3 h, 50 bar, 140 g / h propylene input, pH 6.0, n-C4-al is calculated as nl (n + i)
Da die Teilsubstitution auf eine Aktivitätssteigerung der eingesetzten Katalysatorlösung durch Austrag desaktivierender Komponenten abzielt, wurden ebenfalls die Konzentrationen entsprechender Zersetzungsprodukte verfolgt ( Tabelle 3.2). Vor der ersten Katalysatorentnahme betrugen die Konzentrationen von TPPOTS 4,4% und eines der Ligandenabbauprodukte (K5) 7,9%. Zu den Zersetzungsprodukten gehören also alle diejenigen organischen Verbindungen in der Reaktionslösung, welche zumindest ein Teil des Grundgerüstes des eingesetzten organischen Liganden aufweisen und über die in der Reaktionszone vorherrschenden chemischen Bedingungen, zumindest in Teilen, chemisch modifiziert wurden. Zu den chemischen Modifikationen der eingesetzten Liganden können beispielsweise ein oder mehrmalige Oxidations-/Reduktionsprozesse sowie Abspaltungen einer oder mehrerer funktionaler- oder CH-Gruppen gehören. Der Gesamtsalzgehalt der Katalysatorlösung, gemessen nach HPLC Analyse, lag bei 29,1 %. Nach der ersten Substitutionssequenz inklusive der Rhodium- und TPPTS-Ergänzung lagen die Konzentrationen von TPPOTS bei 3,5% und von K5 bei 6,1%. Der Gesamtsalzgehalt lag bei 23,2% und insofern signifikant niedriger als beim Ausgangsniveau. Der TPPTS-Gehalt lag durch die Ergänzung bei 9,8% gegenüber zuvor 11 ,8%. Since the partial substitution aims to increase the activity of the catalyst solution used by discharging deactivating components, the concentrations of corresponding decomposition products were also monitored (Table 3.2). Before the first Withdrawal from the catalyst, the concentrations of TPPOTS were 4.4% and one of the ligand degradation products (K5) was 7.9%. The decomposition products therefore include all those organic compounds in the reaction solution which have at least part of the basic structure of the organic ligand used and have been chemically modified, at least in part, via the chemical conditions prevailing in the reaction zone. The chemical modifications of the ligands used can include, for example, one or more oxidation / reduction processes and splitting off of one or more functional or CH groups. The total salt content of the catalyst solution, measured by HPLC analysis, was 29.1%. After the first substitution sequence including the rhodium and TPPTS addition, the concentrations of TPPOTS were 3.5% and of K5 6.1%. The total salt content was 23.2% and therefore significantly lower than at the initial level. The TPPTS content was 9.8% as a result of the supplement compared to 11.8% previously.
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Tabelle 3.2\ Beispiel 3 - Änderung der Salzgehalte nach den Katalysatorteilsubstitutionen. Table 3.2 \ Example 3 - Change in the salt content after partial catalyst substitutions.
Insgesamt konnten in der ersten Substitution die Konzentrationen der Salze um > 20% verringert werden. Der TPPTS-Gehalt hingegen wurde durch die Zusätze relativ stabil gehalten. Für die Daten ist zu beachten, dass die P(lll)-Zersetzung während der ersten Substitutionssequenzen nicht ausgeglichen wurde. Erst in der letzten Sequenz wurde ein deutlicher Überschuss TPPTS zugesetzt, so dass der TPPTS-Gehalt auf 12,5% bzw. ein P(l 11): Rh Verhältnis von > 80:1 gebracht wurde. Beispiel 4 (Zusammenführung der einzelnen Metallquellen und Ligandenzugabe) In diesem Versuch wurde bei 139°C, 50 bar, einem Propyleneinsatz von 145 g/h und einem pH-Wert von 6,0 über 427 h die Aktivitäts- und Selektivitätsabnahme einer Katalysatorlösung verfolgt, welche ein sehr niedriges P(l II): Rh-Verhältnis von < 50: 1 aufwies. Der p-Wert sank innerhalb der Reaktionszeit von 0,237 (kgAidehyd/ atisg.x h) stetig bis auf 0, 123 (kgAidehyd/ atisg.x h). Anschließend wurde die Substitution von 20% des Katalysatorvolumens eingeleitet. DerOverall, the salt concentrations could be reduced by> 20% in the first substitution. The TPPTS content, on the other hand, was kept relatively stable by the additives. For the data it should be noted that the P (III) decomposition was not compensated for during the first substitution sequences. Only in the last sequence was a clear excess of TPPTS added so that the TPPTS content was brought to 12.5% or a P (11): Rh ratio of> 80: 1. Example 4 (combination of the individual metal sources and addition of ligands) In this experiment, at 139 ° C, 50 bar, a propylene input of 145 g / h and a pH of 6.0 over 427 h, the decrease in activity and selectivity of a catalyst solution was followed which had a very low P (l II): Rh ratio of <50: 1. The p-value sank steadily within the reaction time from 0.237 (kgAidehyd / atisg.xh) to 0.123 (kgAidehyd / atisg.xh). The substitution of 20% of the catalyst volume was then initiated. The
Propyleneinsatz wurde gestoppt, das im Reaktor befindliche Propylen umgesetzt und dem Katalysatorkreislauf 20% des Katalysatorvolumens entnommen. Das fehlende Propylene feed was stopped, the propylene in the reactor was converted and 20% of the catalyst volume was withdrawn from the catalyst circuit. The missing
Katalysatorvolumen wurde direkt mit einer entsprechenden Menge an Rhodium(lll)-Acetat gelöst in einer wässrigen TPPTS-Lösung (ca. 30 Gew-%; resultierend in P(lll):Rh = 102: 1) ersetzt. Bei Reaktionstemperatur (138°C) und unter einer Synthesegasatmosphäre (50 bar) wurde das annähernd propylenfreie Reaktionsgemisch 3 h gerührt bevor dann die The catalyst volume was replaced directly with a corresponding amount of rhodium (III) acetate dissolved in an aqueous TPPTS solution (approx. 30% by weight; resulting in P (III): Rh = 102: 1). At the reaction temperature (138 ° C) and under a synthesis gas atmosphere (50 bar), the approximately propylene-free reaction mixture was stirred for 3 h before the
Propylenzufuhr langsam gestartet und bis auf 145 g/h gesteigert wurde. In den ersten 20 h nach dem Ersatz steigerte sich der p-Wert von 0, 123 (kgAidehyd/ atisg.x h) auf 0, 184 Propylene feed started slowly and increased up to 145 g / h. In the first 20 h after replacement, the p-value increased from 0.123 (kg Aidehyd / atisg. Xh) to 0.184
(kgAidehyd/ atisg.x h) und in den darauffolgenden 24 h weiter auf 0,209 (kgAidehyd/Uatisg.x h). Da die Substitution hier in einem Schritt, also durch gleichzeitige Zugabe der Rhodiumquelle in einer Lösung mit oder unter gleichzeitiger Zugabe von Liganden durchgeführt wurde, konnte darüber hinaus auf eine vorherige Stabilisierung der Katalysatorlösung durch TPPTS verzichtet werden. Die Ergebnisse dieser Sequenz ergeben sich wie folgt: (kgAidehyd / atisg.x h) and in the following 24 h further to 0.209 (kgAidehyd / Uatisg.x h). Since the substitution was carried out here in one step, i.e. by simultaneous addition of the rhodium source in a solution with or with simultaneous addition of ligands, it was also possible to dispense with prior stabilization of the catalyst solution by TPPTS. The results of this sequence are as follows:
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Tabelle 4: Substitution an einer inaktiven Katalysatorlösung (vollkontinuierlich). 50 bar, 145 g/h Propyleneinsatz, pH 6,0, n-C4-al wird berechnet als nl(n+i) Table 4: Substitution on an inactive catalyst solution (fully continuous). 50 bar, 145 g / h propylene input, pH 6.0, n-C4-al is calculated as nl (n + i)
Beispiel 5 (gealterte Katalysatorlösung) Example 5 (aged catalyst solution)
Es wurde in einer bevorzugten Verfahrensvariante versucht die Substitutionssequenz an einer sehr stark gealterten Katalysatorlösung durchzuführen. Bei 50 bar, 138°C, 140 g/h Propyleneinsatz und einem pH-Wert von 6,0 wurde das Grundniveau der Umsetzung bestimmt und die Substitutionssequenz mit der Entnahme und Verdünnung begonnen. Hierbei brach die Hydroformylierung zusammen und das Experiment musste abgebrochen werden. Eine Reaktivierung des Katalysators war nicht möglich. In a preferred variant of the method, an attempt was made to carry out the substitution sequence on a very severely aged catalyst solution. At 50 bar, 138 ° C., 140 g / h of propylene and a pH of 6.0, the basic level of the reaction was determined and the substitution sequence began with the removal and dilution. The hydroformylation collapsed and the experiment had to be terminated. It was not possible to reactivate the catalyst.
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Tabelle 5: Beispiel 5 - Substitution an einer inaktiven Katalysatorlösung (vollkontinuierlich). 50 bar, 140 g/h Propyleneinsatz, pH 6,0, n-C4-al wird berechnet als nl(n+i) Table 5: Example 5 - Substitution on an inactive catalyst solution (fully continuous). 50 bar, 140 g / h propylene input, pH 6.0, n-C4-al is calculated as nl (n + i)
Liegt in einer sehr stark gealterten Katalysatorlösung schon ein niedriges Liganden-zu- Rhodiumverhältnis vor, kann die alleinige Substitution des Metalls die Katalysatorlösung nicht reaktivieren. In diesen Fällen sind die Liganden der bestimmende Faktor und nicht das Metall. Dennoch lässt sich über das erfindungsgemäße Verfahren eine Reaktivierung erreichen. Ein mögliches Verfahren für diese Fälle ist im Beispiel 6 wiedergegeben. If there is already a low ligand-to-rhodium ratio in a very heavily aged catalyst solution, the mere substitution of the metal cannot reactivate the catalyst solution. In these cases the ligands are the determining factor and not the metal. Nevertheless, reactivation can be achieved using the method according to the invention. A possible method for these cases is shown in Example 6.
Beispiel 6 (gealterte Katalysatorlösung) Example 6 (aged catalyst solution)
Unter modifizierten Bedingungen wurde der in Beispiel 5 eingesetzten Katalysatorlösung zunächst weiterer Ligand zugesetzt und damit das System stabilisiert (50 bar, 136°C, 40 g/h Propyleneinsatz, pH-Wert von 6,0). Bereits durch die alleinige Zugabe an Ligand war eine deutliche Aktivitäts- sowie Selektivitätszunahme zu beobachten, welches belegt, dass die Ligandenkonzentration den bestimmenden Faktor für die Produktivität des Katalysators darstellt. Nach der Stabilisierung durch Ligandenzugabe wurde die erfindungsgemäße Substitutionssequenz zweimal durchgeführt, wobei die Präformierungszeit jeweils 3 h betrug. Die Rücknahme der Temperatur von 136°C auf 131 °C nach Stabilisierung sowie die jeweilige mögliche Steigerung des Olefineinsatzes nach den Substitutionen (40 g/h— 45 g/h — 55 g/h) sind Zeichen einer deutlichen Katalysatoraktivitätszunahme. Im Ergebnis zeigt sich, dass sehr inaktive Katalysatorlösungen ebenfalls einer Substitution und Reaktivierung unterzogen werden können. Dazu müssen diese speziellen Katalysatorlösungen allerdings zuvor durch weitere Ligandenzugabe stabilisiert werden. Die Ergebnisse der Substitution sind in der Tabelle 6 dargestellt.
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Under modified conditions, further ligand was first added to the catalyst solution used in example 5 and the system was thus stabilized (50 bar, 136 ° C., 40 g / h propylene input, pH 6.0). A clear increase in activity and selectivity could be observed just through the addition of ligand, which proves that the ligand concentration is the determining factor for the productivity of the catalyst. After stabilization by addition of ligands, the substitution sequence according to the invention was carried out twice, the preformation time being 3 h in each case. The reduction in temperature from 136 ° C. to 131 ° C. after stabilization and the respective possible increase in the use of olefins after the substitutions (40 g / h-45 g / h-55 g / h) are signs of a significant increase in catalyst activity. The result shows that very inactive catalyst solutions can also be subjected to substitution and reactivation. To do this, however, these special catalyst solutions must first be stabilized by adding more ligands. The results of the substitution are shown in Table 6.
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Tabelle 6: Beispiel 6 - Substitution an einer inaktiven Katalysatorlösung nach vorheriger Stabilisierung (vollkontinuierlich), n-C4- al wird berechnet als nl(n+i) Table 6: Example 6 - substitution on an inactive catalyst solution after previous stabilization (fully continuous), n-C4- al is calculated as nl (n + i)

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kontinuierliches Zwei-Phasen Hydroformylierungsverfahren zur Darstellung von Aldehyden aus Olefinen mittels Kohlenmonoxid, Wasserstoff und einem 1. Continuous two-phase hydroformylation process for the preparation of aldehydes from olefins using carbon monoxide, hydrogen and a
Übergangsmetallkatalysator in einer Reaktionszone, wobei das Übergangsmetall in Form eines wasserlöslichen Katalysatorkomplexes vorliegt, dadurch Transition metal catalyst in a reaction zone, the transition metal being in the form of a water-soluble catalyst complex, thereby
gekennzeichnet, dass das Verfahren ein oder mehrmals die folgenden Schritte umfasst: characterized in that the method comprises the following steps one or more times:
a) Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine, Kohlenmonoxid und Wasserstoff an einem wasserlöslichen Übergangsmetallkatalysator aufweisend wasserlösliche Organophosphorliganden in einer Reaktionszone; a) hydroformylation by reacting the olefins, carbon monoxide and hydrogen on a water-soluble transition metal catalyst having water-soluble organophosphorus ligands in a reaction zone;
b) Verringerung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch b) reducing the concentration of olefins in the reaction zone
Reduzierung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone und Entnehmen mindestens eines Teils der Katalysatorlösung aus dem Reaktionssystem, wobei die Teilschritte der Katalysatorlösung-Entnahme und der Verringerung der Olefin-Konzentration in dieser oder umgekehrter Reihenfolge, gleichzeitig oder nacheinander erfolgen können; Reducing the olefin feed to the reaction zone and removing at least part of the catalyst solution from the reaction system, wherein the partial steps of removing the catalyst solution and reducing the olefin concentration can take place in this or the reverse order, simultaneously or one after the other;
c) Zuführen eines Lösemittels, einer Übergangsmetallquelle und wasserlöslicher Organophosphorliganden zum Reaktionssystem, wobei die Zuführung der Komponenten gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgen kann; c) supplying a solvent, a transition metal source and water-soluble organophosphorus ligands to the reaction system, it being possible for the components to be supplied simultaneously or one after the other in any order;
d) Erhöhung der Konzentration der Olefine in der Reaktionszone durch Erhöhung der Olefin-Zufuhr zur Reaktionszone und Hydroformylieren durch zur Reaktion bringen der Olefine mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff. d) increasing the concentration of the olefins in the reaction zone by increasing the olefin feed to the reaction zone and hydroformylating by reacting the olefins with carbon monoxide and hydrogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im Verfahrensschritt b) der Teilschritt der 2. The method according to claim 1, wherein in process step b) the substep of
Verringerung der Olefin-Konzentration vor der Teilentnahme der Katalysatorlösung erfolgt. Reduction of the olefin concentration takes place before the partial withdrawal of the catalyst solution.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt b) die molare Olefin-Konzentration in der Reaktionszone um größer oder gleich 50% und kleiner oder gleich 100% bezogen auf die Olefin-Konzentration in der Reaktionszone im Verfahrensschritt a) verringert wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein in process step b) the molar olefin concentration in the reaction zone is greater than or equal to 50% and less than or equal to 100% based on the olefin concentration in the reaction zone in process step a) is reduced.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt b) ein Volumen von größer oder gleich 10% und kleiner oder gleich 50% an wässriger Katalysatorlösung dem Reaktionssystem entnommen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein in process step b) a volume of greater than or equal to 10% and less than or equal to 50% of aqueous catalyst solution is removed from the reaction system.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das im 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the im
Verfahrensschritt c) zugeführte Volumen flüssiger Komponenten größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 200% bezogen auf die im Verfahrensschritt b) entnommene Katalysatorlösung beträgt. Process step c) supplied volume of liquid components is greater than or equal to 20% and less than or equal to 200% based on the catalyst solution removed in process step b).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt c) als Übergangsmetallquelle Rhodium-Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Rhodium (Ill)-Salzen wie Rh-2-ethylhexanoat, -acetat, -oxalat, -propionat, - malonat, Rh(NC>3)3, Rh(SC>4)3, RhCh oder der Rhodiumkomplexverbindungen wie Cyclopentadienylrhodiumverbindungen, [RhCI(Cyclooctadien-1 ,5)]2, 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein in process step c) as transition metal source rhodium compounds selected from the group of rhodium (III) salts such as Rh-2-ethylhexanoate, acetate, oxalate, propionate, malonate, Rh (NC> 3) 3, Rh (SC> 4) 3, RhCh or the rhodium complex compounds such as cyclopentadienylrhodium compounds, [RhCI (cyclooctadiene-1, 5)] 2 ,
Rhodiumacetylacetonat, der Rhodiumcarbonylverbindungen wie Rh3(CO)i2, Rh6(CO)i6 oder in Form der verschiedenen Rhodiumoxide oder Mischungen mindestens zweier Verbindungen daraus zugegeben werden Rhodium acetylacetonate, to which rhodium carbonyl compounds such as Rh3 (CO) i2, Rh 6 (CO) i 6 or in the form of the various rhodium oxides or mixtures of at least two compounds thereof are added
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei im Verfahrensschritt c) als 7. The method according to any one of claims 1-5, wherein in process step c) as
Übergangsmetallquelle präformierte Rhodium-Komplexe mit Transition metal source with preformed rhodium complexes
Organophosphorliganden zum Reaktionssystem zugegeben werden. Organophosphorus ligands are added to the reaction system.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt c) Organophosphorliganden in einem molaren Verhältnis von größer oder gleich 20 und kleiner oder gleich 400 bezogen auf die in Verfahrensschritt b) entnommene Übergangsmetallmenge zugegeben werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein in process step c) organophosphorus ligands are added in a molar ratio of greater than or equal to 20 and less than or equal to 400 based on the amount of transition metal removed in process step b).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt c) eine Lösung einer Rhodium-Verbindung umfassend Organophosphorliganden dem Reaktionssystem zugeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein in process step c) a solution of a rhodium compound comprising organophosphorus ligands is fed to the reaction system.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei im Verfahrensschritt c) vor der Zuführung der Übergangsmetallquelle Organophosphorliganden dem 10. The method according to any one of claims 1-8, wherein in process step c) before the supply of the transition metal source organophosphorus ligands
Reaktionssystem zugeführt werden. Reaction system are supplied.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei im Verfahrensschritt c) zuerst eine Teilmenge des Lösemittels, dann die in einem Lösemittel gelöste 11. The method according to any one of claims 1-8, wherein in process step c) first a partial amount of the solvent, then that dissolved in a solvent
Übergangsmetallquelle und anschließend die Organophosphorliganden dem Reaktionssystem zugeführt werden. Transition metal source and then the organophosphorus ligands are fed to the reaction system.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein by the
Verfahrensschritte b) und c) die Gesamtkonzentration vorliegender organischer Liganden und Salze in der wässrigen Lösung der Reaktionszone um größer oder gleich 10% und kleiner oder gleich 50% im Vergleich zu der Konzentration der organischen Liganden und der Salze in der wässrigen Lösung der Reaktionszone am Ende des Verfahrensschrittes a) reduziert werden. Process steps b) and c) the total concentration of organic ligands and salts present in the aqueous solution of the reaction zone by greater than or equal to 10% and less than or equal to 50% compared to the concentration of the organic ligands and the salts in the aqueous solution of the reaction zone at the end of process step a) can be reduced.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt c) der pH-Wert in der wässrigen Lösung der Reaktionszone auf einen Bereich von größer oder gleich pH 4 und kleiner oder gleich pH 10 eingestellt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein in method step c) the pH in the aqueous solution of the reaction zone is adjusted to a range of greater than or equal to pH 4 and less than or equal to pH 10.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das molare 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molar
Verhältnis von zugegebenen Organophosphorliganden zu zugegebenen Rhodium im Verfahrensschritt c) größer oder gleich 20 und kleiner oder gleich 500 beträgt. The ratio of added organophosphorus ligands to added rhodium in process step c) is greater than or equal to 20 and less than or equal to 500.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein by the
Verfahrensschritte b) und c) die Konzentration der anorganischen Kationen in der Lösung der Reaktionszone um größer oder gleich 5% reduziert wird. Process steps b) and c) the concentration of the inorganic cations in the solution of the reaction zone is reduced by greater than or equal to 5%.
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